James Prescott Joule 75132 30943988 2008-06-24T03:11:51Z Thijs!bot 105469 robot Ajoute: [[li:James Prescott Joule]] [[Image:SS-joule.jpg|thumb|right|James Prescott Joule]] '''James Prescott Joule''' ([[24 décembre]] [[1818]], Salford, près de [[Manchester]], [[Angleterre]] – [[11 octobre]] [[1889]], Sale) est un [[physicien]] (et [[brasserie|brasseur]]) [[Royaume-Uni|britannique]]. Son étude sur la nature de la [[transfert thermique|chaleur]] et sa découverte de la relation avec le [[travail d'une force|travail]] mécanique l'ont conduit à la théorie de la [[conservation de l'énergie]] (la première loi de la [[thermodynamique]]). Il a également énoncé une relation entre le [[courant électrique]] traversant une [[résistance (composant)|résistance]] et la chaleur dissipée par celle-ci, appelée actuellement la [[loi de Joule]]. Enfin il a travaillé avec [[William Thomson|Lord Kelvin]] pour développer l'échelle absolue de [[température]] et a étudié la [[magnétostriction]]. En [[1850]], il devient membre de la [[Royal Society]]. En 1852 il est lauréat de la [[Royal Medal]] et de la [[médaille Copley]] en 1870. L'unité du [[système international]] du travail porte son nom : le [[Joule]]. == Biographie == ===Jeunesse === Fils du brasseur Benjamin Joule (1784-1858), Joule est éduqué à domicile jusqu'en 1834 date à laquelle il est envoyé étudier, avec son frère aîné, aux côtés de [[John Dalton]] à la [[Manchester Literary and Philosophical Society]]. Les deux frères étudient deux ans la géométrie et l'arithmétique avant que Dalton ne soit forcé de prendre sa retraite en raison d'un [[Accident vasculaire cérébral|AVC]]. Cependant l'influence de Dalton fut décisive, ainsi que celle de son associé le chimiste [[William Henry]] et des ingénieurs de Manchester [[Peter Ewart]] et [[Eaton Hodgkinson]]. [[John Davies]] prend alors en charge leur éducation. Joule est alors fasciné par l'électricité qu'il expérimente avec son frère en se donnant mutuellement des chocs électriques<ref name="ODNB">Smith (2004)</ref>. Joule travaille ensuite dans la brasserie familiale et y prend un rôle actif jusqu'à la vente de l'usine en 1854. La science n'est alors pour lui qu'un loisir mais il commence rapidement à étudier la faisabilité du remplacement de la [[machine à vapeur]] de la brasserie par le [[moteur électrique]] qui vient d'être inventé. En 1838 il écrit sa première publication scientifique dans ''Annals of electricity'', le journal scientifique crée par [[William Sturgeon]], collègue de Davies. Il découvre l'[[effet Joule]] en 1840<ref>Joule, J.P. ([[1841]]) "On the heat evolved by metallic conductors of electricity" ''Philosophical Magazine'', '''19''', 260; ''Scientific Papers'' 65</ref> et espère une publication par la Royal Society, mais découvre, une première fois, qu'il n'est considéré que comme un simple dilettante provincial. Quand Sturgeon déménage à Manchester en 1840, Joule et lui deviennent le centre d'un cercle d'intellectuels mancuniens. Les deux considèrent que science et technologie pourraient et devraient être intégrées<ref name="ODNB"/>. [[Image:James_Joule.jpg|thumb|James Joule - Physicien anglais]] Il découvre qu'une livre de charbon dans une machine à vapeur produit cinq fois plus de travail qu'une livre de zinc consommée dans une cellule de Grove<ref>[[William Robert Grove]] était alors sur le point de donner la première expression générale de la conservation de l'énergie. Ce qu'il fit en 1844.</ref>, un des premiers modèles de piles électriques<ref>Smith (1998) ''p.''60</ref>. Le concept de ''travail économique''<ref>economical duty, en anglais</ref> de Joule est la capacité d'élever une masse d'une livre de un [[pied (unité)|pied]], le [[pied-livre]]<ref>Cette unité correspond à une quantité d'énergie. L'unité moderne du système international est le [[Joule]] : 1 pied-livre = 1,356 Joule.</ref><sup>,</sup><ref name="ODNB"/>. Joule était influencé par les idées de [[Franz Aepinus]] et tenta d'expliquer les phénomènes électrique et magnétique en termes d'atomes entouré par un « éther calorifique en état de vibration ».<ref name="ODNB"/> Cependant, l'intérêt de Joule se détourna de la question financière restreinte pour celle de la détermination de la quantité d'énergie que pouvait fournir une source donnée d'énergie, l'amenant à supposer la nature convertible de l'énergie. En 1843 il publie des résultats expérimentaux montrant l'effet thermique qu'il avait quantifié en 1841 était dû à la génération de [[transfert thermique|chaleur]] dans le matériau [[conducteur (physique)|conducteur]] et non de son transfert depuis une autre partie du matériel<ref>Joule, J.P. (1843) ''Philosophical Magazine'', '''23''', 263; ''Scientific Papers'' 123</ref>. Cela constituait une remise en cause directe de la [[théorie du calorique]] qui supposait que la chaleur ne pouvait ni être créée ni être détruite et qui dominait le débat scientifique depuis son introduction par [[Antoine Lavoisier]] en 1783. Le prestige de Lavoisier et les succès pratiques de la théorie du calorique acquis par [[Sadi Carnot (physicien)|Sadi Carnot]] à propos des [[machines thermiques]] depuis 1824 ont rendu difficile l'acceptation des théories du jeune Joule, travaillant en dehors des milieux académiques ou de l'ingénierie. Les tenants de la théorie du calorique pointèrent rapidement la symétrie avec les effets [[effet Peltier|Peltier]] et [[effet Seebeck|Seebeck]] pour prétendre que chaleur et courant étaient mutuellement convertibles, au moins approximativement, par un processus [[réversibilité et irréversibilité en thermodynamique|réversible]]<ref name="ODNB"/>. ===L'équivalent mécanique de la chaleur=== Joule écrit dans son article de 1843 : {{Quotation|... la puissance mécanique employée pour faire tourner une machine électro-magnétique est ''convertie en chaleur'' qui provient du passage des courants d'induction à travers ses bobines ; et, d'un autre côté, la puissance motrice du moteur est obtenue aux dépens de la chaleur de la réaction chimique de la batterie grâce à laquelle il fonctionne.}} [[Image:Joule's heat apparatus.JPG|thumb|right|L'appareil de Joule. 1845.]] Joule adopte ici le terme de ''vis viva'' (énergie), probablement parce que Hodgkinson a lu un compte-rendu de l'article d'Ewart, ''On the measure of moving force'', à la ''Literary and Philosophical Society'' en avril 1844. Davantage d'expériences et des mesures l'amènent à considérer l'''équivalent mécanique de la chaleur'' par la conversion suivante : 838 pieds-livres de travail sont nécessaires pour élever la température d'une livre d'eau d'un degré [[Fahrenheit]]<ref>L'unité ici utilisée par Joule équivaut à 5.3803×10<sup>-3</sup> J/[[calorie]]. L'approximation de Joule était donc de 4,51 J/cal, à comparer avec la valeur acceptée actuellement 4,1860 J/cal (M.W. Zemansky (1968) ''Heat and Thermodynamics'', 5th ed., p. 86).</ref>. Il annonce ces résultats à une réunion de la section Chimie de la [[British Association for the Advancement of Science]] à [[Cork]] en 1843. Il y est accueilli par le silence. Opiniâtre, Joule commence à chercher une démonstration purement mécanique de la conversion du travail en chaleur. En forçant le passage d'eau à travers un cylindre perforé, il est capable de mesurer un léger échauffement [[viscosité|visqueux]] du fluide. Il obtient alors l'équivalent mécanique de 770 pied-livre/[[British thermal unit|BTU]] (soit 4,14 [[joule|J]]/[[calorie|cal]]). Le fait que les valeurs obtenue aussi bien électriquement que purement mécaniquement soient identiques, au moins au premier ordre, était pour Joule la preuve de la convertibilité du travail en chaleur. Joule essaye également une troisième voie : il mesure la chaleur générée lors d'un travail de compression d'un gaz. Il obtient alors l'équivalent mécanique de 823 pied-livre/BTU (4,43 J/cal)<ref>Joule, J.P. (1845) "On the rarefaction and condensation of air" ''Philosophical Magazine'', ''Scientific Papers'' 172</ref>. D'une certaine façon cette expérience est celle qui exposait le plus Joule aux critiques mais il anticipe les objections par une pratique expérimentale ingénieuse. Néanmoins son article est refusé par la [[Royal Society]] et il doit se contenter d'une publication dans le ''[[Philosophical Magazine]]''. Dans cet article il remet directement en cause la théorie calorique de Carnot et [[Émile Clapeyron]] mais ces motivations théologiques sont aussi évidentes : {{citation bloc|Je conçois que cette théorie est ... opposée aux principes reconnus de la philosophie parce que la ''[[vis viva]]'' peut être détruite par une mauvaise utilisation de l'appareil : ainsi M. Clapeyron tire la conclusion que « la température du feu étant 1000 à 2000°C supérieure à celle de la chaudière, il y a une énorme perte de ''vis viva'' dans le passage de la chaleur du foyer à la chaudière ». Croyant que la puissance de détruire revient à Dieu seul j'affirme ... que toute théorie, qui une fois développée, nécessite l'annihilation de forces est forcément erronée.}} [[Image:Joule's Apparatus (Harper's Scan).png|thumb|L'appareil de Joule pour mesurer l'équivalent mécanique de la chaleur.]] En 1845, Joule lit son article ''On the mechanical equivalent of heat'' à une réunion de la [[British Association]] à [[Cambridge]]<ref>[http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/Chem-History/Joule-Heat-1845.html Joule, J.P. (1845) "On the Mechanical Equivalent of Heat"], ''Brit. Assoc. Rep., trans. Chemical Sect'', p.31, read before the British Association at Cambridge, June</ref>. Il y relate son travail le plus connu, utilisant une masse tombante pour faire tourner une [[roue à aubes]] dans un cylindre calorifugé rempli d'eau dont l'élévation de température est mesurée. Il estime à ce moment l'équivalent mécanique de la chaleur à 819 pieds-livres/BTU (4,41 J/cal). En 1850, Il publie une mesure plus fine de 772,692 pieds-livres/BTU (4,159 J/cal), encore plus proches des valeurs actuelles<ref>Joule, J.P (1950) ''[[Philosophical Transactions of the Royal Society]] of London'', vol.140, Part 1, ''pp''61-82</ref>. == Sources et bibliographie == {{Traduction/Référence|en|James Prescott Joule|177701974}} ===Travaux de Joule=== *{{ cite book | author=Joule, J.P. | title=The Scientific Papers of James Prescott Joule | publisher=Dawson's | location=Londres | year=1965 }} ===Biographies et analyses=== * Bottomley, J.T. (1882) "James Prescott Joule", ''[[Nature (journal)|Nature]]'', '''26''', 617–20 · * {{cite book | author=Cardwell, D.S.L. | title=James Joule: A Biography | publisher=Manchester University Press | year=1991 | id=ISBN 0-7190-3479-5 }} * Forrester, J. (1975) "Chemistry and the conservation of energy: the work of James Prescott Joule", ''Studies in the History and Philosophy of Science'', '''6''', 273–313 * Fox, R. "James Prescott Joule, 1818–1889", in {{cite book | author=North, J. | title=Mid-nineteenth-century scientists | publisher=Elsevier | year=1969 | pages = 72 - 103| id=ISBN 0-7190-3479-5}} * [http://books.google.com/books?id=Zs93x6asUPgC&pg=PA154&dq=joule&as_brr=1#PPR1,M1 Reynolds, O. (1892) ''Memoir of James Prescott Joule''] * Sibum, H.O. (1994) "Reworking the mechanical value of heat: instruments of precision and gestures of accuracy in early Victorian England", ''Studies in History and Philosophy of Science'', '''26''', 73–106 * {{cite book | author=Smith, C. | title=The Science of Energy: A Cultural History of Energy Physics in Victorian Britain | location=Londres | publisher=Heinemann | year=1998 | id=ISBN 0-485-11431-3 }} * {{cite book | author=Smith, C. | year = 2004 | title = Joule, James Prescott (1818-1889), ''[[Oxford Dictionary of National Biography]]''| publisher =Oxford University Press | location=Oxford}} <http://www.oxforddnb.com/view/article/15139, consulté le [[27 juillet]] [[2005]]> (abonnement nécessaire) * {{cite book | author=Smith, C. & Wise, M.N. | title=Energy and Empire: A Biographical Study of Lord Kelvin | publisher=Cambridge University Press | year=1989 | id=ISBN 0-521-26173-2 }} * {{cite book | author=Steffens, H.J. | title=James Prescott Joule and the Concept of Energy | publisher=Watson | year=1979 | id=ISBN 0-88202-170-2 }} == Notes et références == <references /> <!-- aide : http://fr.wikipedia.org/wiki/Aide:Notes et références --> {{Commons | James Prescott Joule}} {{DEFAULTSORT:Joule, James Prescott}} {{portail physique}} [[Catégorie:Physicien britannique]] [[Catégorie:Thermodynamique]] [[Catégorie:Membre de la Royal Society]] [[Catégorie:Naissance en 1818]] [[Catégorie:Décès en 1889]] [[Catégorie:Lauréat de la médaille Copley]] [[ar:جيمس بريسكوت جول]] [[bg:Джеймс Джаул]] [[br:James Prescott Joule]] [[bs:James Prescott Joule]] [[ca:James Prescott Joule]] [[cs:James Prescott Joule]] [[cy:James Prescott Joule]] [[da:James Prescott Joule]] [[de:James Prescott Joule]] [[el:Τζέιμς Πρέσκοτ Τζάουλ]] [[en:James Prescott Joule]] [[eo:James Prescott Joule]] [[es:James Prescott Joule]] [[et:James Prescott Joule]] [[fa:جیمز ژول]] [[fi:James Prescott Joule]] [[gl:James Prescott Joule]] [[he:ג'יימס ג'ול]] [[hr:James Prescott Joule]] [[hu:James Prescott Joule]] [[id:James Prescott Joule]] [[io:James Prescott Joule]] [[it:James Prescott Joule]] [[ja:ジェームズ・プレスコット・ジュール]] [[ka:ჯეიმზ პრესკოტ ჯოული]] [[ku:James Joule]] [[la:Iacobus Prescott Joule]] [[lb:James Prescott Joule]] [[li:James Prescott Joule]] [[lt:James Prescott Joule]] [[lv:Džeimss Preskots Džouls]] [[mr:जेम्स प्रेस्कॉट जूल]] [[ms:James Prescott Joule]] [[nl:James Prescott Joule]] [[no:James Prescott Joule]] [[oc:James Prescott Joule]] [[pl:James Joule]] [[pt:James Prescott Joule]] [[ro:James Prescott Joule]] [[ru:Джоуль, Джеймс Прескотт]] [[simple:James Prescott Joule]] [[sk:James Prescott Joule]] [[sl:James Prescott Joule]] [[sv:James Prescott Joule]] [[ta:ஜேம்ஸ் பிரிஸ்காட் ஜூல்]] [[th:เจมส์ จูล]] [[tr:James Prescott Joule]] [[uk:Джоуль Джеймс Прескотт]] [[vi:James Prescott Joule]] [[vo:James Prescott Joule]] [[zh:詹姆斯·焦耳]]