3分で簡単物理学者ジュールの功績！エネルギーの研究で偉業を成し遂げた人物を理系学生ライターが徹底わかりやすく解説

ライター／通りすがりのペンギン船長

現役理系大学生。環境工学、エネルギー工学を専攻しており、物理学も幅広く勉強している。塾講師として物理を高校生に教えていた経験から、物理の学習において、つまずきやすい点や勘違いしやすい点も熟知している。

物理学者のジュールについて学ぼう！

image by iStockphoto

皆さんはジュールという物理学者のことをご存じでしょうか？本名はジェームズ・プレスコット・ジュールです。ジュールの名前はエネルギーを表す単位にもなっており、この単位は中学校や高校の理科の授業でも登場します。ですから、多く人がジュールという言葉を一度は目にしたことがあるはずです。

以下では、ジュールが一体どのような人物であったか、彼が残した功績はどのようなものであったか、その功績は現代の科学技術にどのような影響を与えたかといったことを解説していきます。解説の中では難しい用語や言葉が登場することがあるかもしれませんが、このような場合はそれらの意味を1つ1つしっかりと確認しておいてくださいね。それでは早速解説をはじめます。

ジュールの幼少期・青年時代

はじめに、ジュールがどのような人生を歩んだのかについて知りましょう。ジュールは1818年にイギリスのマンチェスターにほど近いサルフォードに生まれました。ジュールは幼少期から学問に非常に興味があり、優秀な家庭教師のもとでサイエンスについて学んでいました。ジュールの家庭教師の中には、原子論を発表したことで有名なジョン・ドルトンもいましたよ。

彼の家は裕福な醸造家であり、成人後は家業を継ぎ醸造業を営むようになります。そして、その傍らジュールは自宅を改造した実験室で物理学の研究をはじめるようになったのです。しかしながら、研究が本業でないことから、ジュールの論文が世の中で認められるまでには時間がかかったようですよ。

3分で簡単ジョン・ドルトンの功績！化学分野で偉業を成し遂げた人物を理系学生ライターが徹底わかりやすく解説

3分で簡単ドルトンの法則！大気の薄さと息苦しさは関係あるの？理系ライターがわかりやすく解説

「ドルトンの分圧の法則」とは？おもしろ例題とともに理科教員免許を持ったライターがわかりやすく解説！

ジュールが残した功績

image by Study-Z編集部

若いころは研究の成果が認められなかったジュールですが、その後トムソンなどの学者の目にとまるようになり、一人前の物理学者になっていきます。ジュールはエネルギー分野の論文を次々と発表しており、その中にはジュールの法則・熱力学第一法則に関するもの・ジュール・トムソン効果などが含まれていました。これらの功績については、記事の後半で詳しく説明しますね。

研究成果が認められてからは、大英国科学振興協会の会長などにも抜擢され、ジュールは物理学を牽引するような存在になります。また、イギリス王立協会からはコプリ・メダルも授与されていますよ。ですが、ジュールは非常に謙虚な人物で、亡くなる前には兄に『私がやったことはどれも騒がれるようなことではないよ。』と伝えていたのです。

ジュールが科学技術の発展に与えた影響

現代を生きる私たちは熱・光・電気・物体の運動などはすべてエネルギーであり、これらは相互に変換できることを理解しています。そして、これらの概念をもとに様々な科学技術が誕生していますよね。しかしながら、このような概念はジュールが生きていた時代には、ほとんど解明されていませんでした。

ジュールはそのような時代に、熱や電気をエネルギーの視点で捉えるという考え方をいち早く提唱した人物だったのです。ジュールの発想は、現代のエネルギー理論のスタート地点であると言えるでしょう。

物理学の単位になったジュール

エネルギーの分野で数多くの功績を残したジュールの名前は、エネルギーを表す単位として現在も使われています。ジュールという単位は、アルファベットのJで表されますよ。

ジュールという単位は、国際単位系（SI単位系）の組立単位として定められています。このような理由もあって、サイエンス関係の文献の中では頻繁にジュールの単位を目にしますよね。

カロリー、ジュール、ワットなどのエネルギーの単位を理系学生ライターがわかりやすく解説！

ジュールの実績を詳しく学ぼう！

ここまで、ジュールの人生や功績を通史として説明していきました。以下では、ジュールの残した実績の中でも注目度が高いと言える3つの理論について解説していきます。具体的には、ジュールの法則・熱力学第一法則・ジュール・トムソン効果について述べますね。

これらの理論について知ることで、ジュールという人物の凄さをより深く理解できるようになりますよ。ぜひ最後まで記事を読んでみてくださいね。

ジュールの法則

image by iStockphoto

ジュールは、水の中の導線に電流を流すと水の温度が上昇することに注目し、電流の大きさと発生する熱エネルギーの量的関係を調べました。実験の結果、電流I・電気抵抗R・発生する熱量Qの間に、Q=RI²という関係があることをジュールは結論付けたのです。

まさに、この式がジュールの法則となっています。また、この式自体がエネルギーの単位であるジュール（J）の定義にもなっていますよ。

熱力学第一法則

image by iStockphoto

熱力学第一法則はエネルギー保存則の1つであり、熱力学の理論を支える重要な法則の1つです。ジュールは熱力学第一法則の発見に直接関与したわけではありません。しかしながら、その法則の提唱者であるマイヤーや法則の検証を行ったヘルムホルツと共に、熱力学第一法則の発見に大きな貢献をした人物としてジュールは認められています。

熱力学第一法則は、原則としてエネルギーは生まれることも消滅することもないということを主張するものです。そして、この考え方は現代においても通用するものになっていますよ。