Ανδρέας Ιωάννου Κασσέτας

Τον 19ο αιώνα η έννοια ΕΝΕΡΓΕΙΑ αρχικά με ως ΚΙΝΗΤΙΚΗ ενέργεια - που περιγράφει την Κίνηση - και ΔΥΝΑΜΙΚΗ ενέργεια -που περιγράφει την Αλληλεπίδραση - κατάφερε να ενοποιήσει κάτω από το σκήπτρο της εκδηλώσεις της ύλης όπως ο ηλεκτρισμός, το φως, ο ήχος, η «δύναμη» που κρύβεται σε ένα ζεστό σώμα, η «δύναμη» που κρύβεται μέσα στις τροφές και στα καύσιμα και - κατά τον 20ο αιώνα - η «δύναμη» που απελευθερώνεται στις πυρηνικές αντιδράσεις, με συνέπεια να οικοδομηθούν και οι αντίστοιχες έννοιες.

Η ενοποίηση εκφράστηκε με τον Νόμο ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ της ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ. Και η σκέψη των ερευνητών οδηγήθηκε στη ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ μέσα από δύο διακριτούς «δρόμους» . Τον δρόμο του στοχασμού τον οποίο ακολούθησε ένας Γερμανός ερευνητής και τον δρόμο του πειράματος τον οποίο ακολούθησε ένας Άγγλος.

Mayer. Ο δρόμος του στοχασμού. Απέχοντας ουσιαστικά από πειραματικές δραστηριότητες ο Julius Robert Mayer – γιατρός το επάγγελμα- αφιερώθηκε στον ΣΤΟΧΑΣΜΟ και αξιοποιώντας τις παρατηρήσεις και τα διαθέσιμα στοιχεία έφθασε στη ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ. Ήταν βαθιά διαποτισμένος από τη λεγόμενη Natur Philosophie – Φιλοσοφία της Φύσης – μια πνευματική κίνηση η οποία θεωρούσε ότι όλα τα φαινόμενα που παρατηρούνται στη φύση αποτελούν ιδιαίτερες εκδηλώσεις ενός ενιαίου και μοναδικού τρόπου «δύναμης». Ένα από τα κρίσιμα συμπεράσματά του ξεκίνησε από παρατηρήσεις σε ανθρώπινα σώματα οι οποίες τον καθοδήγησαν στο να υποθέσει ότι η θερμική ενέργεια που δημιουργείται στο ανθρώπινο σώμα έπρεπε να σχετίζεται με τη χημική ενέργεια των τροφών.

Joule . Ο δρόμος του πειράματος. Η πειραματική όμως δουλειά, η οποία οδήγησε στον νόμο για τη ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ έγινε στην Αγγλία. Ο James Prescott Joule γιος πλούσιου βιομήχανου μπύρας αλλά και χαρισματικός ερευνητής προσέγγισε το ζήτημα με ένα τρόπο καθαρά πειραματικό. Αφέθηκε στις συσκευές και στα μετρήσεις να τον οδηγήσουν στο ζητούμενο Ήταν κι αυτός πεπεισμένος ότι η ενέργεια εμφανίζεται με διάφορα πρόσωπα χωρίς να μπορεί να καταστραφεί και αγνοώντας τη φιλοσοφική προσέγγιση αφοσιώθηκε στο να «ανακρίνει’ τη φύση στην οικεία σε αυτό γλώσσα των μετρήσεων και των αριθμών.

Σκέφτηκε ότι αυτό που θα μπορούσε να μετρήσει ήταν ποσότητες μεταβιβαζόμενης ενέργειας και πίστεψε στην ιδέα ότι μια ποσότητα ενέργειας μεταβιβαζόμενης με μηχανισμό ΕΡΓΟΥ θα μπορούσε να είναι ισοδύναμη με ποσότητα ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ.

Σε όλη σχεδόν την πενταετία επταετία από το 1842 έως το 1847 επινόησε και πραγματοποίησε πειραματικές διεργασίες με διαφορετικές κάθε φορά συσκευές και διαφορετικά φαινόμενα. Με το κρίσιμο πείραμα του 1845 κατάφερε να δείξει πειστικά ότι κάθε φορά που «πεθαίνει» μια μονάδα μεταβιβαζόμενης ενέργειας – ΕΡΓΟΥ «γεννιέται» η ίδια πάντα ποσότητα ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ . Το κρίσιμο αυτό πείραμα έγινε με την περίφημη συσκευή στην οποία δύο βαρίδια πέφτοντας έθεταν σε στροφική κίνηση πτερύγια βυθισμένα σε νερό και το στρεφόμενο στέλεχος προκαλούσε αύξηση της θερμοκρασίας του νερού. Η ενέργεια που μεταβιβαζόταν με μηχανισμό ΕΡΓΟΥ από το βαρίδι στα πτερύγια μπορούσε να μετρηθεί ως ελάττωση της δυναμικής ενέργειας του συστήματος. Η ποσότητα της θερμότητας που μεταβιβαζόταν στο νερό και στο δοχείο μπορούσε να μετρηθεί από την αύξηση της θερμοκρασίας του συστήματος και από τη θερμοχωρητικότητά του. Οι μετροταινίες, τα θερμόμετρα και οι ζυγαριές έδειχναν ότι, με οποιονδήποτε τρόπο και να γινόταν το πείραμα, για να κάνει εμφάνισή της μια μονάδα ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ χρειαζόταν η ίδια πάντα ποσότητα ΕΡΓΟΥ. Το έργο φαινόταν να είναι ποσοτικά ισοδύναμο με τη θερμότητα.

O Joule από μικρός ήταν αφοσιωμένος στην επιστήμη. Σε ηλικία 17 ετών ήταν μαθητής του John Dalton και στα 22 είχε ήδη ξεκινήσει μια σειρά ερευνών που τον απασχολούσαν στο μεγαλύτερο μέρος της ζωής του, θέλοντας να αποδείξει αυτό για το οποίο έλεγε ότι « Είμαι πεπεισμένος ότι κάθε φορά που αναλώνεται μηχανική δύναμη προκύπτει πάντοτε ένα ακριβές ισοδύναμο θερμότητας». Ο ίδιος έλεγε επίσης ότι «Προφανώς είναι παράλογο να υποθέσει κανείς ότι οι δυνάμεις τις οποίες έχει προσδώσει ο Θεός στην ύλη μπορούν να καταστραφούν» έλεγε.

Στα πρώτα χρόνια των προσπαθειών, το έργο του αντιμετωπίστηκε με ψυχρότητα. Ακόμα και το 1847 όταν θέλησε να παρουσιάσει το νέο του πείραμα σε μια επιστημονική συνάντηση δημιουργήθηκε επεισόδιο. Ο υπεύθυνος της συζήτησης του ζήτησε να περιοριστεί σε μια «σύντομη λεκτική περιγραφή» και όπως ο ίδιος ο JOULE έλεγε αργότερα « προσπάθησα να πειθαρχήσω και καθώς η συζήτηση δεν ήταν καλοδεχούμενη η ανακοίνωση θα είχε ολοκληρωθεί χωρίς σχόλια ένας νεαρός δεν είχε σηκωθεί κατά τη διάρκεια των ερωτήσεων και, με τις ευφυείς του παρατηρήσεις, δεν είχε δημιουργήσει έντονο ενδιαφέρον για τη νέα θεωρία. Ο νεαρός, τότε 23 ετών, ήταν ο William Thomson, μετέπειτα Λόρδος Kelvin, ο οποίος επρόκειτο να γίνει συνεργάτης και πιστός υποστηρικτής των απόψεων του Joule.

Το 1845 έγραφε « όποιοι από τους αναγνώστες σας είναι τόσο τυχεροί ώστε να ζουν στη ρομαντική εξοχή της Ουαλίας ή της Σκωτίας θα μπορούσαν να επιβεβαιώσουν τα πειράματά μου ελέγχοντας τη θερμοκρασία του νερού στην κορυφή και στη βάση ενός καταρράκτη. Αν οι απόψεις μου είναι σωστές, μία πτώση 448 μέτρων θα προκαλεί αύξηση κατά 1^ο C. . .Η θερμοκρασία του νερού του Νιαγάρα θα αυξηθεί κατά το ένα ένατο βαθμού Κελσίου από τον καταρράκτη του που έχει ύψος 50 μέτρων».

Τη γενική αυτή πρόβλεψη την έλεγξε αργότερα ο ίδιος κατά τη διάρκεια του ταξιδιού του μήνα του μέλιτος στην Ελβετία

1842. Φαινόμενο Joule. Νόμος του Joule. Στο μεταξύ είχε προηγηθεί το ενδιαφέρον του για το φαινόμενο της θέρμανσης των ρευματοφόρων αγωγών και ειδικά για την αύξηση της θερμοκρασίας των αγωγών που διαρρέονται από ηλεκτρικό ρεύμα . Συγκεντρώνοντας την προσοχή του στο ποσό θερμότητας που μεταβιβάζεται από ένα ρευματοφόρο αγωγό στο περιβάλλον, κατάφερε, το έτος 1842, να αποδείξει πειραματικά ότι το ποσό θερμότητας που μεταβιβάζει, ανά μονάδα χρόνου, ένας σταθερής θερμοκρασίας ρευματοφόρος αγωγός στο περιβάλλον του είναι ανάλογο προς το τετράγωνο του ρεύματος και προς την ηλεκτρική αντίσταση του αγωγού.

Η διατύπωση συνιστά τον λεγόμενο νόμο του Joule για τα θερμικά αποτελέσματα του ρεύματος, ενώ το φαινόμενο «θέρμανση ενός αγωγού ως συνέπεια του ηλεκτρικού ρεύματος που τον διαρρέει» επεκράτησε να λέγεται «φαινόμενο Joule».

Η μονάδα ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ «ένα Joule». Το 1948 στην 9th General Conference on Weights and Measures ( 9^η Γενική Συνδιάσκεψη Μέτρων και Σταθμών ) το «ένα joule» υιοθετήθηκε ως μονάδα μέτρησης μηχανικού έργου, ηλεκτρικού έργου, θερμότητας και ενέργειας

Manchester. Η μεγάλη πολιτεία έχει και τα καμάρια της. Εκτός από την παγκόσμια γνωστή ποδοσφαιρική του ομάδα το Μάντσεστερ καμαρώνει και για τους τρεις μεγάλους φυσικούς που «γεννήθηκαν» εκεί.

Τον γεννημένο το 1891

James CHADWICK

που έδειξε ότι μέσα στους πυρήνες της ύλης υπάρχουν νετρόνια, τον γεννημένο το 1856 Joseph John THOMSON που ανακάλυψε το ηλεκτρόνιο και τον James Prescott Joule, γεννημένο κι αυτόν στο Manchester το 1818.

Στο Δημαρχείο της πόλης υπάρχει και το άγαλμα του Joule.