Mjerna jedinica džul
MJERNE JEDINICE NAZVANE PO ZNANSTVENICIMA
Neke su mjerne jedinice od XIX. stoljeća nazivane po zaslužnim znanstvenicima. Danas je u Međunarodnom sustavu jedinica (SI) takvih 19 jedinica, a još je jedna iznimno dopuštena. Takvi nazivi mjernih jedinica starih sustava ili izvan sustava (angstrem, gaus, kiri, meksvel, rendgen i dr.) otišli su u povijest. Opisat će se kako je 20 danas zakonitih jedinica nazvano po znanstvenicima i kako su normirane. U ovom se nizu1 opisuje i kako se kroz gotovo dva stoljeća mijenjalo oslanjanje jedinica od tvarnih pramjera, do suvremenog oslanjanja na prirodne stalnice ili konstante2. Jedinice su u nizu navedene uglavnom po vremenu usvajanja. Džul (engl. joule; znak J) je jedinica energije, topline i rada, izvedena je jedinica Međunarodnog sustava jedinica (SI). Nazvan je po Jamesu Prescottu Jouleu. Podrijetlo naziva mjerne jedinice džul James Prescott Joule (1818.–1889.), engleski fizičar, znanstveno je i sustavno istraživao energiju, toplinu i rad, osobito pretvorbu mehaničkoga rada i električne energije u toplinu. Ta su istraživanja razbistrila fizikalnu predodžbu jednakovrijednosti (ekvivalentnosti) mehaničke energije, električne energije i topline te pretvaranja energije iz jednoga oblika u drugi. U brojnim je pokusima u razdoblju od 1834. do 1850. godine ustanovio da je za zagrijavanje 1 g vode za 1°C (podrobnije s 14,5 na 15,5°C) potreban mehanički rad trenja izražen tadašnjom jedinicom 0,427 kp·m. Ta je vrijednost nazvana mehaničkim ekvivalentom topline, a ta toplina je odabrana kao jedinica topline, nazvana kalorijom. Uvođenjem Međunarodnog sustava jedinica taj je ekvivalent izgubio na važnosti jer 1 Osnova ovoga niza, uz ostale izvore, je i niz napisa o povijesti, nazivima i definicijama mjernih jedinica, objavljenih u autorovu Leksikonu mjernih jedinica te u časopisima Svijet po mjeri i Radio HRS. 2 Vidi o tome npr.: Z. J., Nove definicije osnovnih SI jedinica-a. ABC tehnike, br. 622, veljača 2019., str. 15-16 i 21.
28
James Prescott Joule (1818.–1889.), sredinom XIX. stoljeća eksperimentalno je ustanovio veze između mehaničkoga rada i topline te električne energije i topline
se za sve oblike energije, pa tako i za toplinu, rabi mjerna jedinica džul (J). Nadalje, u razdoblju od 1841. do 1843. godine Joule je ustanovio kako je toplina Q koja nastaje uslijed napona U pri prolasku električne struje I kroz vodič otpora R, odnosno snagom P, u vremenu t, tzv. toplinski ekvivalent električne energije, određena sljedećim jednadžbama: Q = I2 · R · t = (U2/R) · t = U · I · t = P · t. Ta se činjenica ponekad naziva Jouleovim zakonom. Očito je da je ta, tzv. Jouleova toplina jednaka radu električne struje, te da ima za jedinicu umnožak jedinice snage i jedinice vremena, a u SI je to vatsekunda, dakle džul (W·s = J). Joule je svoje rezultate mjerenja i spoznaje izložio u knjizi New Theory of Heat iz 1850. godine. Posljedica tih spoznaja bila je ne samo razumijevanje nego i bogata tehnička primjena prirodnih izvora energije te pretvorbe drugih oblika energije, ponajprije u podatljivu električnu energiju. Tehnička pretvorba topline u rad obavljala se prvo u parnom stroju, a potom u motorima s unutarnjim izgaranjem. Tehnička pretvorba mehaničke energije u električnu obav-
