James Prescott Joule: biografía y aportes a la ciencia
James Prescott Joule (1818-1889) fue un físico británico reconocido sobre todo por sus investigaciones en electricidad y termodinámica. Sus estudios en el campo del magnetismo le llevaron a descubrir su relación con el trabajo mecánico y lo condujeron hasta la teoría de la energía. La unidad internacional de energía, calor y trabajo, conocida como joule o julio, lleva su nombre en su honor.
Hoy en día es reconocido como uno de los físicos más notables de su época, debido a sus investigaciones pioneras en termodinámica. Sin embargo, no siempre fue así. Joule tuvo que luchar durante casi toda su juventud para ser tomado en serio por la comunidad científica. A pesar de la calidad de su trabajo, encontró dificultades para atraer fondos y publicar en revistas de renombre.
Fue un joven tímido y humilde, por eso necesitó el apoyo de personalidades más fuertes que le ayudaran a hacerse valorar dentro de la comunidad científica. En 1847 colaboró con William Thomson, más tarde conocido como Lord Kelvin, quien, aunque era seis años más joven que él, nunca tuvo problemas con la autopromoción.
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James Prescott Joule nació en 1818 en Salford, cerca de Manchester; y falleció en Sale en el año 1889. Se crio en el seno de una familia acomodada que era propietaria de una fábrica de cervezas, la cual llegó a dirigir.
No asistió al colegio por problemas de salud, pero recibió clases en su propia casa hasta los 15 años, edad en la que tuvo que empezar a trabajar en la destilería.
John Dalton, el famoso químico británico, fue su profesor de matemáticas y física, y quién lo animó a realizar sus investigaciones científicas. Además, Dalton era miembro de la Real Sociedad de Londres para el Avance de la Ciencia Natural y conocía a muchos de los principales científicos de la época.
Impresionó al joven Joule hasta tal punto que, mientras desarrollaba sus propios puntos de vista sobre la transformación de la energía, se mostró firme en la prensa escrita, incluso cuando casi todos los demás científicos no estaban de acuerdo con él.
James Joule tuvo algunos problemas de salud durante su niñez. Una debilidad en la columna vertebral le provocó una ligera deformidad. Por ello, no asistió a la escuela y recibió clases particulares en su casa, que compaginaba con su actividad laboral en la destilería de su padre.
Por no relacionarse con otros niños en el colegio, se mostraba tímido cuando estaba en compañía. De hecho, puede que la falta de una personalidad más fuerte esté detrás de su poco reconocimiento entre la comunidad científica.
Por ello, necesitó el apoyo de otros científicos que poseyeran los dones de los que carecía. Sin embargo, no fue hasta 1847 cuando llegó a su vida William Thomson. Hasta entonces Joule luchó para publicar artículos de gran importancia científica, pero casi sin impacto alguno.
Desde 1834 a 1837, James y su hermano mayor Benjamin recibieron clases particulares en su propia casa. Su profesor de física y matemáticas fue el químico británico John Dalton, quien le alentó hacia la investigación científica.
Al principio, realizaba sus experimentos en el laboratorio que había instalado en el sótano de su casa, mientras que continuaba con sus estudios en la Universidad de Manchester.
En un primer momento, estudió aspectos relacionados con el magnetismo durante las corrientes eléctricas, y gracias a ello inventó el motor eléctrico. También realizó investigaciones en el campo de la electricidad y la termodinámica.
A los 20 años, logró reemplazar la máquina de vapor de la fábrica de cervezas de su padre por una eléctrica con la idea de aumentar la eficiencia y ahorrar dinero a la empresa. Mientras realizaba sus investigaciones sobre el calor que se desprende de un circuito eléctrico, formuló lo que hoy se conoce como la ley de Joule.
El trabajo de Joule es la historia de una lucha constante contra un establecimiento científico crítico que no estaba dispuesto a aceptar la evidencia hasta que fue imposible ignorarla.
Sus investigaciones científicas culminaron en 1850. En ese año publicó un artículo donde presentaba las mediciones del equivalente mecánico del calor, para el que usó su famoso aparato de rueda de paletas.
Mientras investigaba el calor que se desprende en los circuitos eléctricos, expuso la conocida ley de Joule. Cuando fluye una corriente eléctrica por un conductor, se produce un aumento de temperatura. Esta ley nos permite calcular el calor que se genera cuando la corriente eléctrica circula por una resistencia.
En 1852 Joule y William Thomson descubrieron que cuando se permite que un gas se expanda sin realizar ningún tipo de trabajo externo, la temperatura del gas disminuye. Este fenómeno, que se llamó el efecto Joule-Thomson, fue la base para la refrigeración y de los aparatos de aire acondicionado.
James Joule desempeñó un papel fundamental en los estudios sobre cómo conservar la energía, o primera ley de la termodinámica, como un principio universal de la física. Se basa en la conclusión de Joule de que el calor y la energía son equivalentes.
El mundo científico de principios del siglo XIX era complicado. En Gran Bretaña no se concedían títulos de ciencias y no había cualificaciones científicas profesionales. Solo una pequeña minoría de los que publicaron artículos científicos tenían un empleo remunerado en la ciencia.
El propio Joule realizó la mayoría de sus experimentos en el sótano de su casa como particular y trabajó con los pocos recursos que tenía a su disposición.
Sin embargo, en 1866 la Real Sociedad le otorgó su máximo reconocimiento, la medalla Copley. Además, fue elegido presidente de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia en 1872 y en 1887.
En su honor, la unidad del Sistema Internacional utilizada para medir energía, trabajo y calor, se llama joule.
- Esq, J. P. J. (1843). XXXII. on the calorific effects of magneto-electricity, and on the mechanical value of heat. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, 23(152), 263-276.
- James joule – MagLab. Retrieved Jul 8, 2019, from nationalmaglab.org
- James joule, william thomson and the concept of a perfect gas.(2010). Notes and Records of the Royal Society, 64(1), 43-57.
- Sarton, G., Mayer, J. R., Joule, J. P., & Carnot, S. (1929). The discovery of the law of conservation of energy. Isis, 13(1), 18-44.
- Young, J. (2015). Heat, work and subtle fluids: A commentary on joule (1850) ‘On the mechanical equivalent of heat’. Philosophical Transactions. Series A, Mathematical, Physical, and Engineering Sciences, 373(2039) doi:10.1098/rsta.2014.0348