JOULE, James Prescott
JOULE, James Prescott
Fisico inglese, nato il 24 dicembre 1818 a Salford, sobborgo di Manchester, morto l'11 ottobre 1889 a Sale (Cheshire). Da giovane seguì dei corsi di chimica, ma fu principalmente autodidatta, e soprattutto nel campo dell'elettromagnetismo. Si laureò a Leida, e si stabilì poi a Salford, dove era proprietario e direttore d'una fabbrica di birra. Più tardi si dedicò interamente alla scienza. È noto per aver fornito le basi sperimentali alla teoria meccanica del calore. Poco dopo le memorie di J.R. Mayer, ma indipendentemente da lui, nel 1843, pubblicò le sue ricerche sul calore prodotto dal galvanismo e sull'equivalente meccanico del calore, formulando la legge nota col suo nome. Le sue ricerche su questo argomento furono da lui raccolte nel 1850 in una memoria d'insieme; e lo condussero più tardi a indagare il lavoro interno dei gas, indagini che proseguì in collaborazione con W. Thomson, e che culminarono nel teorema di Joule-Kelvin sui gas ideali (v. gas).
Legge di Joule. - Quando una corrente elettrica percorre un conduttore, una parte dell'energia fornita dalla pila (o da qualunque altra sorgente di differenza di potenziale) si trasforma in calore. La legge che regola questo fenomeno è dovuta al Joule e si enuncia nel modo seguente: il calore Q svolto dalla corrente d'intensità i, che percorre, durante il tempo t, il conduttore di resistenza r è proporzionale al quadrato dell'intensità, alla resistenza e al tempo. Se si misura il calore in piccole calorie, l'intensità in ampère e il tempo in secondi, questa legge in simboli si scrive nel modo seguente:
La conoscenza dell'effetto Joule, cioè della produzione di calore a mezzo della corrente elettrica e della legge che la esprime, sono d'importanza grandissima, sia per lo sfruttamento dell'effetto nei casi in cui questo serve, sia per attenuarne gli effetti, nei casi in cui il riscaldamento dei conduttori potrebbe essere pericoloso se eccessivo, o comunque dannoso rappresentando un inutile consumo di energia.
Le applicazioni dell'effetto Joule sono numerosissime; tra le più frequenti si possono ricordare quelle nelle quali la corrente elettrica viene usata per riscaldamento (apparecchi detti a resistenza, perché appunto costituiti di una resistenza che si riscalda con la corrente che la percorre); e i sistemi d'illuminazione a incandescenza (le comuni lampadine elettriche), nei quali un sottile filamento metallico viene portato all'incandescenza dal calore svolto per effetto Joule. Tra le numerosissime altre applicazioni di questo fenomeno, si può citare per la sua singolarità la diatermia, usata dai medici e consistente nelle applicazioni di alte tensioni ad altissima frequenza e per le quali l'organismo è percorso da correnti rilevanti, senza che, data la loro alta frequenza, producano effetti di scossa elettrica nel senso ordinario della parola, tanto che il paziente avverte soltanto una sensazione termica per il calore che per effetto Joule si sviluppa nel suo corpo, assoggettato così ad una febbre artificiale.
Tra i casi nei quali l'effetto Joule è nocivo, si possono ricordare quelli dovuti alle correnti parassitarie di Foucault, che nascono nelle masse metalliche rotanti nei campi magnetici o che si trovano in campi magnetici rapidamente variabili e che per effetto Joule si dissipano in calore. Così pure sono da ricordare i cosiddetti corti circuiti, i cui effetti talvolta disastrosi sono dovuti al calore svolto per il detto effetto, a causa di un'accidentale diminuzione della resistenza del circuito, con conseguente aumento considerevole dell'intensità della corrente e quindi con grande sviluppo di calore.
La perdita di energia per effetto Joule, nelle linee elettriche è pure rilevante; la si riduce specialmente per il trasporto dell'energia a grandi distanze elevando la tensione, il che consente, a parità di potenza, di diminuire l'intensità i e quindi il calore svolto e perciò l'energia dissipata.
Unità di Joule. - Unità per la misura del lavoro, nel sistema pratico, equivale a 107 erg. È divenuta d'uso generale in seguito al deliberato del Congresso internazionale degli elettricisti del 1889.