James Prescott Joule (24 décembre 1818, Salford, près de Manchester, Angleterre – 11 octobre 1889, Sale) est un physicien (et brasseur) britannique.
Son étude sur la nature de la chaleur et sa découverte de la relation avec le 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 et la chaleur dissipée par celle-ci, appelée au XXIe siècle la loi de Joule. Enfin il a travaillé avec 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, en 1870, il reçoit la médaille Copley. Dans le système international, l’unité du travail porte son nom : le joule.
Biographie
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 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.
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 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 sciences et technologie pourraient et devraient être intégrées.
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, un des premiers modèles de piles électriques. Le concept de travail économique de Joule est la capacité d’élever une masse d’une livre de un pied, le pied-livre.
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 ».
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 que l’effet thermique qu’il avait quantifié en 1841 était dû à la génération de chaleur dans le matériau conducteur et non de son transfert depuis une autre partie du matériel. 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 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 Peltier et Seebeck pour prétendre que chaleur et courant étaient mutuellement convertibles, au moins approximativement, par un processus réversible.
Source: wikipedia.org – CC