 | Öveges József Fizikaverseny |
|
|
Zsoldos Tamásné: Öveges József életútja |

Zsoldos Tamásné
Öveges József életútja
(Az
ELFT Általános Iskolai Oktatási Szakcsoport 2004-ben kiadott füzetének
fényképek nélküli anyaga)
"A
legnagyobb boldogságom,
ha másnak tudást és örömet nyújthatok."
/Öveges
József/
Kevés olyan egyénisége van a magyar pedagógia történetének, aki szűkebb szakmája művelésén, tanításán keresztül olyan széles
tömegekre hatott, mint ő. A fizika területén neki sikerült először megtalálnia
azt a stílust, nevelő módszert, amely feltétele a tudomány és a tömegek találkozásának.
A tudomány-népszerűsítés
rangjának megteremtésében is Öveges professzoré az érdem: 32 könyve, 223 cikke,
256 rádió és televízió adása tanúskodik erről.
Öveges József a legelső Kossuth-díjas
tanár, aki „milliók szívébe oltotta be a fizika szeretetét” indokolta az Eötvös
Loránd Fizikai Társulat, amikor elsőként neki ítélte oda a Prométheusz érmet.
Az életpálya kezdete
A
család történetéről Öveges professzor így vallott 1976-ban: „Öregapám,
Mihálovics István (1838-1894), egy Balaton melletti iparos család sarja, kezdő
orvosként került Pákára. Körzetébe 23 kis falucska tartozott. A zalaegerszegi
Zsilinszky Borbálát (1845-1927) vette feleségül. A hozományból egy
szoba-konyhás lakást építettek. Az volt az orvosi rendelő is. A háztelek kissé
csonka volt, mert az előző tulajdonos, egy sokgyermekes koldusparaszt öt
kenyérért eladta a házhely egy részét, hogy gyermekei életét mentse egy fagyos
télen. Öregapám a tervezett második szobát harmincéves körorvosi működése alatt
sem tudta felépíteni, mert a szegény nép csak a halálos
ágyához hívott orvost.” 37 A nagyapa halála után egy fiatal tanító,
Öveges József (1871-1910) került Pákára. Feleségül vette az orvos tizenhat éves
lányát, Mihálovics Ilonát (1877-1953). Göcsejben, Páka községben született meg
legidősebb fiuk Öveges József 1895. november 10-én.
A
másik nagyapa, Öveges Alajos (1837-1906) a Győr megyei Pér községnek volt
negyvenöt éven át szeretett néptanítója. Nyugalomba vonulásakor (1901-ben)
fiát, Öveges Józsefet kérte utódjául, aki addig Pákán és Náprádfán tanított.
Költözésükkor Pér lakossága „Megjött az új mester!” felkiáltással fogadta a szekéren érkező Öveges családot.
A kis József első tanítója édesapja
volt, aki az elemi iskola öt osztályában nevelte, tanította. Később, mint
tanítógyerek, ingyenes ebédet kapott a győri bencéseknél. Öt diáktársával
együtt öregkisasszonyoknál élt, akik minden tantárgyból kikérdezték lakóikat,
így azok szorgalmas, jól tanuló gyerekekké váltak.
„Édesapám 38 éves korában hirtelen
meghalt. Édesanyám négy kiskorú gyerekkel Győrbe költözött, mert az elemi után
mind a négy gyermekét tovább akarta taníttatni a semmiből. Abból a kevés
pénzből éldegéltünk, amit holmijaink eladásából félretett. Szomszédai, látván
hősies küzdelmét gyermekeiért, azt tanácsolták, hogy adjon bennünket inasnak,
akkor majd keresünk. Akarta, hogy tanuljunk. Mi is ezt akartuk. Megszerettem
derék bencés tanáraimat, akik a diáksegély alapból egyszer még új ruhát is
adtak. Osztályfőnököm pedig keveset viselt klepetusával ajándékozott meg.
Gyakran fájt a fejem. Most már tudom mitől. Az éhségtől. De ezt akkor tudtam
meg, mikor a hatodik gimnáziumi osztály elvégzése után bekövetkezett a nagy
fordulat életemben, és akár háromszor is jóllakhattam, és nyugodtan tanulhattam
villanyfénynél, nem kellett esténként a petróleummal is spórolnunk.
Vágyakozva láttam, hogy milyen
békességben élnek hivatásunknak derék bencés tanáraim. Hallottam, hogy
valamikor az utcán csatangoló gyermekek oktatására alakult meg a Kegyes
Tanítórend, a piaristák rendje.” 38
Öveges József 1912. augusztus 27-én
felvételt nyert a Piarista Tanítórendbe. „Szokás volt, hogy mielőtt vakációra
utaztunk volna, a kispap csoport búcsútisztelgésre megjelent az atyáknál. Egy
ilyen alkalommal a jó Pózna tanár úr, aki engem tanított, így szólt:
- Melyikük az az Öveges?
- Én vagyok, kérem!
- Magáról hallottam a legtöbb szépet!” 39
Egy évi váci noviciátus után a
gimnázium hetedik és nyolcadik osztályát a Kecskeméti Piarista Gimnáziumban
végezte. Itt jeles eredménnyel érettségizett. Egyetemi tanulmányait a budapesti
Magyar Királyi Tudományegyetemen végezte 1915-1919 között, mint számtan-fizika
szakos tanárjelölt. Szaktárgyaiból az összes vizsgáját kitüntetéssel tette le.
1919. december 10-én kapott középiskolai tanári diplomát. Két professzor
terjesztette fel maga mellé tanársegédi állásra. A későbbi Nobel-díjas Hevesi
György pedig gyakornoki állást ajánlott neki. Sajnos a Tanácsköztársaság bukása
miatt meghiúsultak tervei, és Övegest a tanítórend vidékre helyezte.
Tanári állomásai
Szeged |
1919. november 30. |
- |
1922. június 30. |
Tata |
1922. július 1. |
- |
1924. június 30. |
Vác |
1924. július 1. |
- |
1930. június 30. |
Tata |
1930. július 1. |
- |
1940. szeptember 30. |
Budapest |
1940. szeptember 30. |
- |
1948. július 30. |
Piarista gimnáziumában élt és dolgozott mint
középiskolai tanár.
A tanári pálya választásában jelentős szerepe volt családja pedagógiai
hagyományainak. Ősei atyai ágon kétszáz évre visszamenően mind néptanítók
voltak. Ő sem gondolt más hivatásra. Nemcsak a tudásközlés izgalma, hanem a
nevelés szépsége is vonzotta, hiszen tizennégy éves korától ő is szeretetre
szoruló félárva gyermek volt. A Tatai Kegyes Tanítórend 1937-es értesítőjében a
tanítást a legnehezebb fizikai munkához, a zsákhordáshoz hasonlította: „Emez a
fizikai tehetetlenségi erőt, amaz a szellemi tehetetlenséget hivatott
legyőzni.” 39
Saját bevallása szerint a számtan-fizika szakot azért választotta, mert
ösztönösen vonzódott a tárgyi, a bizonyítható igazságok felé. Gyermekkorát
falun töltötte, a természet csodáinak zaklató kérdéseivel. Választ nem kapott,
mert nem volt sem könyv, sem ember, aki megmagyarázhatta volna a jelenségeket.
Mikor tanítani kezdett, még alig akadt olyan tudományos könyv, amelyet
ajánlhatott volna az ifjúságnak. Ezért kezdte el maga a könyvírást.
Az egyetemen is csak az első évben Eötvös Loránd óráin látott előadási
kísérleteket. Még a meteorológiát is elméletileg oktatták. Öveges egy német
nyelvű könyvet kapott kölcsön, amely a mindennapi megfigyelések alapján közölt
meteorológiai ismereteket. Ő is megpróbálkozott az írással. Vidéki tanársága
harmadik esztendejében elkészítette első kéziratát Időjóslás és időhatározás
címmel. Csak úgy akadt rá kiadó – a tatai Engländer cég, ha előzőleg összeszed
kétezer előfizetőt. Így gyűjtötték Csokonai korában is az előfizetőket! Öveges
József felhívásának azt a meghökkentő címet adta: Öveges József felhívásának
azt a meghökkentő címet adta: „Adja el az esernyőjét!” Később már próbaív
benyújtása nélkül is megkötötték vele a szerződést.
Fiatal tanár korában az óraközi szünetekben gyakran
olvasgatott az udvaron. Egyik idősebb kollégája megjegyezte:
Fiam, meglátod, te még nagy ember leszel! Minden idődet
kihasználod.
Irodalmi munkássága 32 könyv, sok-sok cikk és feljegyzés. Közülük
néhányat idegen nyelvekre is lefordítottak.
Könyvei áttekinthető beosztásúak. Szerkesztésmódjára jellemző, hogy
betűforma váltásokkal kiemelte a lényeget, rajzokkal illusztrálta a
kísérleteket. Ez az első világháború után nagyon újszerű volt Magyarországon.
Lelkiismeretességét jellemzi a gyorsan egymásra következő kiadásokban
végrehajtott apró változtatások. Ezek a könyvek használhatóságát nagyban
emelték. Az egyes rövid alfejezeteket címmel látta el. Piarista őse, Lutter
Nándor példáját követve mértékegység-átalakításokat végzett.
Tatai tanárként kapott
megbízást a tankönyvírásra. Igazgatója tanúja volt egyik órájának, ahol a
zárójelenetben Öveges József a tanítványaitól megkérdezte: „Ki akar most
jelesre felelni a jövő órai leckéből?” Az egész osztály felnyújtotta a kezét.
Nemsokára a tankönyvkiadó vállalat igazgatója kereste fel, s felkérte a Kis
fizika megírására. Az 1936-os tanév végén a kiadóvállalat vezetője megkérdezte
a tanárok véleményét a tucatnyi új tankönyvről, s megállapította, hogy
tankönyveikért együttvéve sem kaptak annyi dicséretet, mint az Öveges által
írott Kis fizikáért.
1945 után is használatban maradt három tankönyve: Kis fizika,
Összefoglaló kérdések a fizikáról, Kísérleti fizika I-II. A tanításban szerzett
tapasztalatai keltek életre e műveiben. Erre önérzettel mutatott rá néhány
cikkében olyan tankönyvírókkal szemben, akik sohasem tanítottak középiskolában,
és mégis középiskolai tankönyveket írnak, tanügyi reformokat hajtanak végre.
Öveges József húsz
éven át tanított vidéken. A kitűnő tanár híre messze terjedt, s a Főváros
piarista gimnáziumába helyezték. Budapesten a Pesti Barnabás utca és a Március
15. Tér sarkán állt a Piaristák Háza. Dunára néző szobájában élt és dolgozott a
papság üldözéséig. 1948-ban a Varsányi udvar 2-be költözött, a negyedik
emeleten kapott két szobás napfényes lakást.
Középiskolai tanárként
óráinak sikerét azon mérte le, hogy mennyit nevetnek a gyerekek. Az anyag
viselkedésének megértetésére törekedett. Hitte, hogy tanítványai ebből érteni
tudják majd az emberi viselkedést is. Egykori tanítványai, kollégái legendákat
mesélnek óráiról. Öveges professzor egyik titka valószínűleg az egyszerűség,
amiről már negyven esztendeje, hogy így vallott: „ A
legegyszerűbb a legművészibb.” 40 Sok időt töltött a szertárban,
ahol a diákok segítettek neki előkészíteni a kísérleteket. Ezzel is munkára
nevelte őket. „Nem azt akarom, hogy megtanuljanak bizonyos geometriai szabályt,
a célom, hogy szokták a munkát, tanuljanak meg dolgozni.” 41
Ars poeticának is
beillik az a kis töredék, amit a tanításról mondott: „A
mi szerepünk a bányászlámpáé, csak oda akarunk elegendő fénnyel világítani,
ahol szükség van rá.” 42
Öveges József készítette az első rádióadó-vevő készüléket Tatán.
Legjobb tanítványaival rádión keresztül is kapcsolatban állt.
Az egészségét óvta, a természetet járta. Sok tatai fiatalt tanított meg
úszni. Hajmeresztő atlétikai mutatványai miatt a strandon egyszer cirkuszi
artistának nézték. Ő honosította meg a jégvitorlázást Tatán. Keresztbe
erősített két söprűnyelet, rákötötte az ágylepedőt, majd a vállára akasztotta a
maga készítette szárnyakat, s szélsebesen siklott vele a Nagytó jegén.
Mesélik, hogy nagyon
félt a fertőzéstől. Csak könyökkel-lábbal nyitotta, csukta az ajtókat. Egyszer
majdnem botrány lett e különcségéből, mert az iskolát meglátogató Eszterházy
grófnővel sem volt hajlandó kezet fogni.
Az iskolába érkezésekor az osztály ajtajából ügyesen feldobta kalapját
a fogasra. Tanítványaitól megkövetelte a rendszeres felkészülést. Nem lehetett
tudni mikor feleltet, óra elején vagy magyarázat közben. Egy gyufás skatulyában
őrzött az osztály létszámának megfelelően megszámozott cédulákat, és behunyt
szemmel húzott közülük. Nála jelest csak az kapott, aki feleléskor nem vett
krétát a kezébe, s a legbonyolultabb levezetést, jelenséget is maga elé
képzelve tudta elmondani. Az egyik leghíresebb tanítványa: Dr. Bászel Károly,
aki fizikából bukásra állt, mielőtt Öveges Tatára került. Ma az aacheni
műegyetem professzora. Elmesélte, hogy találmányainak zömét Öveges professzor
módszerének köszönheti, mivel legtöbb kutató csak laboratóriumban vagy
rajzasztal mellett tud valami újat kitalálni. Ő azonban erdőben sétálva, vagy
sötétben, álmatlan éjszakáin is tudott kísérletezni. Maga elé tudta képzelni
azt a műszert, azt a jelenséget, amelyből egy-egy találmány megszületett.
Amikor még középiskolában tanított, Öveges
József diákjaival füzetük első oldalára íratta: ”A semmiből nem lesz semmi.” Ez
a jelmondat serkentette, amikor nehéz volt munkához fognia. Diákjait
felhatalmazta, hogy megnézhetik lakása ablakát reggel négykor. Ha nem látják a
világosságot, hogy már felkelt dolgozni, akkor menjenek fel és kérjék számon: „Így mutat jó példát a tanár úr?”
Emberségéről tanúskodik, hogy különösen
figyelt azokra a tanulókra, akiknek probléma volt egy füzet, egy körzőkészlet,
egy pár cipő megvásárlása, akiknél nem volt egy nyugodt sarok, ahol leckéjüket
elkészítsék.
Öveges József a katedráról emelte fel
szavát a zsidó-törvények ellen. Ismerőseinek „pápai menlevelet” szerzett.
Amikor a helyzet katasztrofálissá vált, nem egyszer életének kockáztatásával
próbált az üldözötteken segíteni.
1945 után a Köznevelés Könyvtára első
kötetében feltette a kérdést: „Hogy állunk a
fizikával, ahol a tanítás kizárólag kísérleti alapokon nyugszik? Mit tegyen az
elpusztult szertár tanára?” Válasza az volt, hogy hulladék anyagokból és
használati tárgyak segítségével el lehet végezni a legbonyolultabb kísérleteket
is.
Állítását bizonyítani akarta a kísérleti és
módszertani anyagok gyors elkészítésével. Papírra vetette A
fizikai kísérletezés módszertana című könyvét és a Kis fizika I-II. kötetét. E műveket a tanárok és a tanítványok egyaránt jól
használhatták.
1948 után nagy
hangsúlyt kapott a természettudományos világkép kialakítása. A tanári kísérlet
elengedhetetlen részévé vált a fizika órának. A felszerelés nélkül maradt
iskolákat a minisztérium univerzális Csekő-féle ládákkal látta el. Megjelent a
Csada-Csekő-Jeges-Öveges: Fizikai eszközök és kísérletek című munka, mely a
házilag elkészíthető kísérleti eszközökkel kívánta támogatni a fizikaoktatást.
Az Országos
Köznevelési Tanács tagjaként Öveges József részt vett az iskolareform
kidolgozásában. Csak egy esztendőre vállalta a fizikatanítás budapesti
szakfelügyelését. Lemondásában megírta: „Olyan iskolában –mint szakfelügyelő-
nem fogom, a tudás nívóját vizsgálni, ahol még tankönyve sincsen a
gyerekeknek.” Szerinte az oktatás célja nem az, hogy befejezett tudást adjon,
hanem az, hogy szilárd alapot teremtsen a továbbhaladáshoz.
1946-ban a
Közgazdasági Egyetem diáktanácsának felkérésére a fizika megbízott előadója
lett, majd egy év elteltével egyetemi tanárrá nevezték ki ugyanitt Övegest.
Megalakult Budapesten az Apáczai Csere János Pedagógiai Főiskola.
A tanárválasztó ülésen rajta kívül más név szóba
sem került a fizika tanszék élére.
„A főiskola igazgatója megkérdezte tőlem, hogy vállalnám-e a főiskolai
tanárságot ebben az intézetben, bár ez kisebb rangot jelent, mint az egyetemi
tanárság. Erre azt válaszoltam, hogy őseim is mind néptanítók voltak, én is a
nép számára akarok tanárokat nevelni. Vállalom!” 43 Öveges József
életében először kapott hatalmat. Először félt a feladattól, de megtalálta módját hogyan lehet legsikeresebben tanszéket
vezetni. Egyenrangú félként kezelte munkatársait. Mindenkinek meghallgatta a
javaslatát, s meghagyta: dolgozzanak úgy, mintha maguk is tanszékvezetők
lennének.
Minden téren példát mutatott nekik. Nagyon megkönnyítette a saját
helyzetét ezzel, s a munkatársai is jól érezték magukat. Együtt igen eredményes
munkát végeztek. Legnemesebb feladatának tartotta a Professzor, hogy hazánk
általános iskolái számára jól képzett, hivatásszerető fizikatanárokat neveljen.
Vizsgáztatáskor kiírta: „Halk társalgási hangot kérek!” Tartottak tőle a
hallgatók, mert addig kérdezte őket, amíg érthetően, egyszerű nyelven feleltek.
Életművének nagyobb
részét az ismeretterjesztés alkotta: előadások, könyvek, cikkek, diasorozatok,
filmek formájában.
„Előadóterem lett az egész ország.” A korosodó piarista tanárnak jutott
eszébe elsőként az, hogy a rádión keresztül felhívja az emberek figyelmét az
atombomba jelentőségére.
1948-ban a Kossuth-díj
legelső kiosztásakor Rákosi Mátyás nyújtotta át a kitüntetést Öveges Józsefnek
és Sík Sándor (költő) rendfőnöknek. Ezzel elismerte a piarista rend háromszáz
éves nevelőmunkáját. A Professzor a díj pénzbeli értékének egy részét a pákai
iskolának adta a szegény és a cigány családok megsegítésére. Harmincöt éves
tanári működés után, 1955-ben az Állami Pedagógiai Főiskola megszűnésekor saját
kérésére nyugalomba vonult, hogy irodalmi munkásságát még hatékonyabban folytathassa.
Ugyanebben az évben a miskolci Nehézipari Egyetem Tanácsa meghívta
tanszékvezető egyetemi tanárnak. ”A megtisztelő felhívást –őszinte fájdalmamra
nem fogadhattam el, mert akadályozott volna abban, hogy könyveimmel, a rádióban
és a televízióban akkoriban kibontakozó adásaimon keresztül olyan mértékben
lehessek a nép tanítója, mint szerettem volna” 44 Öveges professzor
a rádióban 256 előadást tartott, a televízióban pedig 135 alkalommal szerepelt.
Nagysikerű sorozatokat szerkesztett és vezetett: Atomfizika, technika és élet,
100 kérdés – 100 felelet címmel. Szórakoztatva mutatta be játékos kísérleteit,
s a jelenségek bemutatásakor maga is fellelkesült. Hitt az élőszó hatásában, a
tanári magyarázat erejében. Kedvenc hasonlata a jerikói rózsáról szólt. Ez egy
összeszáradt, csúnya óriáspókhoz hasonlító növény, de ha vízbe teszik,
megduzzad, kivirul, kiszínesedik, él. Ilyen száraz, csupán a vázat tartalmazza
a tankönyv is. Ha a tanári magyarázat száraz, a csoda elmarad. Mindig a
közönség helyébe képzelte magát, csak azt mondta el, amit maga is szívesen
hallott volna. Színészi fogásokkal fűszerezte mondanivalóját. Csak olyan
kísérleteket mutatott be, amelyeket a nézők bármelyike utánozhatott otthon a
mindenütt megtalálható eszközökkel.
Hogyan jutott el az egyszerű kísérletekig, amelyeket mindenki feszülten
figyelt, megértett és utánozhatott? Emlékezetében leginkább kecskeméti tanára,
Nagy József egyszerű, de nagy méretű eszközökkel
bemutatott mérései maradtak meg. A Nap delelési idejének meghatározására papírhengert
állított fel az udvaron. Micsoda hatással lehet egy
kísérletező fizikatanár a diákjaira!
Az egyszerű kísérletek
mérésre is alkalmazhatók. Erre egy érdekes vetélkedő a példa: A TV egyik
nyilvános adásának tárgya a hang terjedési sebességének mérése volt. A
Professzor nyilvános versenyre hívott ki egy jól felszerelt intézetet. Az
intézeti kutató elhozta az ezredmásodperceket jelző elektronikus időmérőjét,
amelyet a mikrofonhoz érkező hang indított el, majd állított le, automatikusan.
Öveges is felvonult… Három konzervdobozból összeragasztott csővel, egy
collstokkal, egy vízzel telt befőttesüveggel és egy „Á” hangsíppal. Az
eredmény: A stúdió hőmérsékletének megfelelő hangterjedési sebességet ő kapta
meg pontosabban.
Kísérletező
tankönyveket kértek tőle a nagyközönség számára. Így meg kellett építenie az
egyszerű, érthető, tapasztalati alapot az elvontnak látszó jelenségek, fogalmak
megértetésére.
A mindennapi jelenségeken keresztül eljutott a nehezebbnek látszó
problémák és fizikai törvényszerűségek magyarázatára. Kísérleteiből több könyv
is született: Tanulságos fizikai kísérletek, Kísérletezzünk és gondolkozzunk!
Színes fizikai kísérletek…
Új tankönyveket írt a
katonai főiskolások számára Az elektrotechnika és A
fegyverek fizikája címmel. Grafikusa, Molnár Ottó nagy feladatot kapott. Jó
ötletekkel, egyszerűen értelmezhető, méretarányos ábrákkal látta el az Öveges-
féle könyveket.
A Professzor ismeretterjesztő
sorozatokat indított az Élet és Tudomány című folyóiratban. Megjelentek a
fizikát közérthető nyelven népszerűsítő könyvei: Érdekes fizika, A mikroszkóp
használata, Színes atomfizika, Túl a rádióhullámokon –A fény stb.
A Tudományos Ismeretterjesztő Társulat Országos Elnökségének tagjává
választották 1964-ben, majd 1970 után az elnökség állandó, tiszteletbeli tagja
lett. Mint népművelő fontosnak tartotta olyan jelenség bemutató intézetek
létrehozását, ahol mindenki számára érthetően, az emberek szórakozva ismernék
meg korunk tudományát és technikáját. Az első szerény lépés megtörtént a TIT Budapest,
Bocskai úti stúdiójában. Öveges
professzor álma halála után tizenhét esztendővel vált valóra igazán, amikor
elkészült a Csodák Palotája. Ma már az üzletekben sokféle játékdoboz kapható,
amelyek tartalmából működő eszközök állíthatók össze: távcső, mikroszkóp,
motor, rezgőkör… Tudományos játékszobákat azonnal lehetne szervezni az
iskolákban is. A gyerekek százezrei szerezhetnének ilyen módon „átélt” tudást,
felejthetetlen tudományos élményt.
Öveges József
népszerűvé vált „a fizika varázslójának” nevezték az emberek.
Az ELFT Általános Iskolai Oktatási Szakcsoportja 1991 óta minden évben
országos, felmenő rendszerű fizika versenyt rendez a 14 éves korú tanulóknak
(ide érteve a határainkon túli területeken, a fizikát magyar nyelven tanulóknak
is)
A verseny neve Öveges József
Fizikaverseny, ami országos döntővel zárul. A döntőt 1991-2000 között
Tatán, 2001, 2002-ben Budapesten, 2003-tól Győrben rendezik meg.
Ma Budapesten és Balatonfűzfőn középiskola, Zalaegerszegen, Pákán és
Péren általános iskola viseli a nevét.
Győrött és Pákán utcát, Tatán emlékversenyt neveztek el a Professzorról.
A szombathelyi Tanárképző Főiskolán az Öveges napon a fizika szakos tanárjelöltek
mérik össze kísérletező ötletességüket. A TIT Öveges József plakettet adományoz
a legjobb ismeretterjesztő munkát végzőknek minden esztendőben.
Az Eötvös Loránd
Fizikai Társulat első ízben Öveges Józsefnek ítélte oda az 1974-ben alapított
Prométheusz érmet „a felszabadulás után végzett országos viszonylatú ismeretterjesztésért.
Milliók szívébe oltotta be a fizika szeretetét”, s nagyon sokan a fizikán
keresztül kaptak kedvet más tudományok műveléséhez. Nobel-díjas tanítványa Oláh
György is Öveges József módszerének köszöni az érdeklődésének felkeltését és a
kutatáshoz való kitartásának megalapozását.
Idősebb korában sokan kihasználták
szerénységét, segítőkészségét. Kérőlevelek százai érkeztek hozzá. Öveges pedig
csak dolgozott. Szerette volna kinyitni a tudás kapuit mindenki előtt. 84 éves
korában éppen kedves ismerőseinek mutatott kísérleteket, miközben agyvérzés
bénította meg. 1979. szeptember 4-én lobbant el életének gyertyája. Budapesten
és Zalaegerszegen a TIT elnöke, majd volt kollégája, Perényi Rudolf és egykori
tanítványa Vajay István vikárius köszönt el a legismertebb magyar fizikustól.
Zalaegerszegen, a Göcseji úti temetőben helyezték végső nyugalomra.
Hozzá hasonló, egész életét az
ismeretterjesztésnek áldozó pedagógus még nem élt Magyarországon. Ma őszülő
tanítványok vallják, hogy Öveges Józseftől nemcsak a fizikát, hanem a tanítás
művészetét és az emberséget is megtanulták.
Hagyatékát az Öveges család, a tanítványok és a budapesti Piarista Gimnázium és a pákai iskola
őrzik. A Nemzeti Tankönyvkiadó reprint kiadásban juttatta el a diákokhoz
könyveit.
A professzor művei a
ma és a holnap fizikatanárainak, diákjainak bőséges forrásul szolgálnak.
Öveges József könyvei
- Időjóslás
és időmeghatározás.
Cserkészkönyvtár, 96 oldal, 1924. Tata Saját kiadás az Engländer cégnél.
2000 példány.
- Összefoglaló
kérdések a fizikából.
1935. Budapest, Stephaneum, 205 oldal
- Kis
fizika gimnázium VIII. o.
Budapest, 1936. Stephaneum 200 oldal
- Kísérleti
fizika I. A gimnázium VII. o. részére Stephaneum
- Kísérleti
fizika II. A gimnázium VIII. o. részére 1940. Tankönyvkiadó
- Kis fizika
az általános iskolák számára.
1946.
- Atombomba. 1947. Atheneum. 80 oldal
- Fizikai
eszközök és kísérletek tanárok számára 1947. Szocialista Nevelés Könyvtára. 136 oldal. II. kiadása 1950.
- Bevezetés
a természettanba. 1948. Új
Nevelés Könyvtára. 320 oldal.
- A
legújabb kor fizikája. 1951.
Művelt Nép. 252 oldal. 3 kiadásban.
- Az élő
fizika. 1952. Művelt Nép. 340
oldal. 4 kiadásban jelent meg.
- Játékos
fizikai kísérletek. 1953.
Ifjúsági Könyvkiadó. 190 oldal
- Elektromosságtan
és az élet. 1953. Művelt Nép.
234 oldal. 3 kiadás
- Kis
fizika I. 1953. Művelt Nép. 196
oldal. 15000 példány.
- Kis
fizika II. 1954. Művelt Nép. 180
oldal. 15000 példány
- Az
elektronok nyomában. 1955.
Művelt Nép. 332 oldal. 15000 példány
- Túl a
rádióhullámokon, a fény. 1957.
Művelt Nép. 364 oldal. 5000 pld.
- Fény a
tudomány szolgálatában. Sugárzások. 1959. 107 oldal. 2
kiadás
- Tudomány,
Technika, Élet. 1960.
Tankönyvkiadó. 191 oldal. 10000 pld.
- Kísérletezzünk
és gondolkozzunk. 1960. 360
oldal. 1979. újra kiadása.
- A
mikroszkóp és használata. 1960.
Gondolat. 174 oldal. 10000 példány
- Tanulságos
fizikai kísérletek. 1961.
Táncsics Kiadó. 174 old. 1967. újra.
- Érdekes
fizika. 1963. Táncsics. 274
oldal. 1967. második kiadás.
- A
kultúra világának - a Fizika részét írta 320 oldal terjedelemben. 1964. Közgazdasági
és Jogi Kiadó. 40000 példányban.
- Színes
atomfizika. 1964. Gondolat
Kiadó. 132 oldal. 30000 példány.
- Kis
atomfizika. 1965. Gondolat
Kiadó. 219 oldal. 6800 példány.
- Klasszikus
fizika. 1968. Minerva. 268 oldal
20000 példány.
- Sugárözönben
élünk. 1968. Minerva. 240 oldal.
30000 példány.
- Elekrtotechnika. Műszaki Kiadó. 1970. 464 oldal. 25000 példány.
- A
fegyverek fizikája. 1972. Zrínyi
Katonai Könyvkiadó. 360 oldal.
- Színes
fizikai kísérletek – a „semmiből” Molnár Ottó rajzaival. Móra Ifjúsági Könyvkiadó. 1977.
80 oldal. 44800 pld. Több nyelven megjelent.
- Játékos
kísérletek az elektronnal. Molnár Ottó rajzaival. 1979.
Móra Ferenc Könyvkiadó. 45000 példány.
Posztumusz
kötet 1981. 23000 példány. Bölcs bagoly sorozat.
|
James Prescott Joule |
James Prescott Joule
(1818. dec. 24. Salford, Lancashire, Anglia –
1889. okt. 11. Sale, Cheshire)
Család, tanulmányok
James Prescott Joule az angliai Salford-ban született, 1818 Karácsony estéjén. Az édesapja sörfőző volt, akárcsak a nagyapja, így tehát az üzlet természetesen rá és bátyjára szállt, akivel közösen sikeresen vezették az üzletet, amit végül 1854-ben eladtak. Joule nagyapja a Derbyshire-i Elton-ból származott, majd Manchester közelében telepedett le. Itt alapította az üzletét, és itt is hunyt el 1799-ben, 54 évesen. Édesapja, egy soktagú család leszármazottja, a Wigan-i John Prescott egyik lányát vette feleségül. Öt gyermekük született, akik közül James Prescott Joule a második legidősebb volt, és akik közül három fiú volt - Benjamin, a legidősebb, James és John - kettő pedig lány - Alice és Mary. Joule édesanyja 1836-ban hunyt el, 48 évesen, édesapja, aki már jó pár évvel a halála előtt rokkant lett, pedig 74 évesen hunyt el 1858-ban.
Joule-nak egy fiú és egy lány gyermeke született. 1847-ben vette feleségül Ameliát, John Grimes vámellenőr leányát, aki hamar, 1854-ben meghalt.
Az ifjú Joule egy nagyon érzékeny gyermek volt, nem küldték iskolába. Korai nevelését édesanyja féltestvére kezdte meg, majd édesapja házában, a Pendlebury-i Broomhill-ben, oktatók folytatták úgy 15 éves koráig. 15 évesen kezdett el a sörfőzdében dolgozni, ami édesapja egészségének romlása folytán végül teljesen a bátyja Benjamin és az ő kezére szállt.
Joule fizikatudományt először John Dalton-tól (1766 – 1844) tanult, akihez apja a kémia megtanulása végett küldte őt és bátyját. Dalton, az egyik legkitűnőbb kémikus bármely korban vagy országban, ekkoriban a Manchester-i Irodalmi és Filozófiai Társaság elnöke volt, aki a Társaság épületében lakott és fogadott diákokat. Legfontosabb emlékiratainak jelentős részét elküldte a Társaságnak, akinek a Közleményeit ( "Transactions" ) gazdagítják legkitüntetettebb diákjainak számos munkái is. A két fiatalnak Dalton először számtant, algebrát és geometriát tanított. Ezek után természetfilozófiát oktatott nekik Cavallo tankönyvéből, majd, egészségének romlása miatt csak rövid ideig, 1837-ben kémiát, az általa írt „Kémiai Filozófia Új Rendszere” című műből. „Mélyreható, türelmes, intuitív” tanításai bizonyosan nagy hatással voltak diákjaira. Joule már kora hajnalban munkához látott: a gázok molekuláris szerkezetét vizsgálta, jeles mesterének nyomdokaiba lépve, akinek a kevert gázok összetételére, valamint a gázok és gőzök hő hatására kiváltott viselkedésére vonatkozó kutatásai a kor legfontosabbjai között voltak, és akinek a briliáns atomelmélettel kapcsolatos felfedezése forradalmasította a kémia tudományát, és ezáltal őt az európai elméleti kémia csúcsára emelte.
A kutató munka kezdetei, mágnességtan
Dalton tanításai alatt, Joule megismerkedett a fizika készülékeivel; és az általuk felkeltett érdeklődése hamarosan nagyon gyümölcsözőnek mutatkozott. Szinte azonnal belekezdett a saját szakállára kísérletezni. Erre a célra szerzett egy szobát édesapja házában, és nekilátott egy primitív módú cilinderes elektromos gép építésének. Egy üvegcsövet használt hengernek, egy selyemszálakkal felakasztott piszkavas, mint ahogy az elektromos gépek legősibb formájában, volt az elsődleges vezető, a Leyden-i edényhez pedig a történelmi Cunaeus edényt vette alapul, és egy vízzel félig teli poharat használt, amit belehelyezett egy másik vízzel teli folyadéktartóba. Készülék-készleteinek növelésével, melyet nagyrészt saját kezével készített, hamarosan kutatói rangot szerzett, és új tanulmányai gyors egymásutánban születtek. Az Angol Tudományos Akadémia, a Királyi Társaság (Royal Society) listája jelenleg 97 művet tulajdonít Joule-nak, nem számítva több mint 20 rendkívül fontos tanulmányt, melyek William Thomson-nal, a későbbi Lord Kelvin-nel (1824 -1907), Lyon Playfair-rel (1818 -1898) és William Scoresby-val (1789 – 1857) közös kutatásait részletezik.
Joule eső vizsgálódásai a mágnességgel foglalkoztak. 19 évesen, 1837-ben épített egy elektromágneses gépet, egy villanymotort, amelynek leírását 1838 januárjában közre is adta a Sturgeon által szerkesztett Az Elektromosság Évkönyvei („Annals of Electrocity”) folyóiratban: Elektromágneses gép leírása („Description of an Electro Magnetic Engine”). Ugyanebben az évben, valamint az azt követő 3 évben, más elektromágneses gépezeteket is épített, és újfajta elektromágneseket, melyeknek kísérleti eredményei rendkívül fontosak voltak az elektromágnesesség elméletében.
Élete során épített olyan készüléket, amely a Földön, a vízszintes síkban fellépő mágneses erő abszolút mérésére volt alkalmas.
A villanymotorról szóló közlemény volt az ő első publikációja. A közölt ábrán látjuk, és a szövegben olvashatjuk is, hogy a motor állórésze állandó mágnes volt. Jedlik tíz évvel korábban már olyan motort épített, amelynek az álló része is elektromágnes volt. Későbbi változatainál Joule is már teljes egészében elektromágnesekkel dolgozott, és az elrendezés is kezdett hasonlítani a mostani villanymotorok szerkezetéhez. Primitív motorjai természetesen nem voltak alkalmas arra a célra, amire szánta azokat. A sörgyárban alkalmazott drága gőzgépeket szerette volna felcserélni az olcsóbb elektromotorokkal. Az 1842-ben Kelvinnek ajándékozott motorját ma is láthatjuk Glasgowban, a Hunterian Museumban.
Joule villanymotorja
Bár motorjait nem lehetett iparilag alkalmazni, azonban az általa készített újformájú elektromágnesek és az azok vizsgálatakor kapott eredményei igen jelentősek. Ő, Jedlikkel ellentétben, nagyon sok mérést is végzett. 1840-ben felfedezte, hogy az áram nagyságának növelésekor növekszik a lágyvas mágnesezettsége. Azt is észrevette, hogy ennek van egy felső határa. Azt mérte, hogy maximálisan mekkora terhet tud egy elektromágnes megtartani. Mérései azt mutatták, hogy a vasmag vonzó felszínének egy négyzet inche közelítőleg 140 font súlyú terhet tud megtartani (1 négyzet inch 6,45 négyzetcentiméter, 1 angol font közelítőleg 454g tömeg illetve annak súlya). Összehasonlította a motorban használt vasmag tömegét a tekercs-kötegek tömegével, és tanulmányozta a mágneses térben fellépő erő megváltoztatásának módszerét. Ennek segítségével, és a már említett felfedezése alapján, a korábbiaknál jóval nagyobb emelőerőt kifejtő mágneseket tudott alkotni.
1841-ben ő figyelte meg először a magnetostrikció jelenségét. 1842 februárjában, Manchesterben a Royal Victoria Gallery-ben egy előadáson mutatta be első kísérleteinek eredményeit, amelyek aztán nyomtatásban is megjelentek. A mágneses erők új osztályáról („On a new class of magnetic forces”) az „Annals of Electricity, Magnetism, and Chemistry”-ben (8, 219-224, 1842) jelent meg. Vas és acél minták alapján a mágnesesség hatásáról („On the Effects of Magnetism upon the Dimensions of Iron and Steel Bars”) pedig a „The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science Series” tette közzé (3, 30, 199, 76-87, 1847). A magnetostrikció a ferromágneses anyagok mágnesezés hatására létrejövő rugalmas alakváltozása. Magnetostrikciót mutató anyagot mágneses térbe helyezve, felmágneseződés közben a mágneses tér irányába befordulnak az anyagban eleve meglevő, különböző irányítottságú kis mágneses tartományok, a domének, és ez makroszkopikusan is észlelhető: megváltozik az anyag mérete és alakja. Hanghatás is kíséri a jelenséget, ezt a különös zajt olykor „mágneses ketyegés”-nek is nevezik.
Megfelelően nagy frekvenciájú váltakozó árammal létrehozott mágnesestér-változással ultrahangot is kelthetünk.
Az elektromos áram vizsgálata
Michael Faraday-nek (1791 -1867) az elektrokémiai egyenértékre vonatkozó felfedezése alapján javasolt egy műszert az elektromos áram mérésére. Azonban egyetlen szakember sem használta az általa javasolt módszert, és az magának Faradaynek sem tetszett.
Az árammérő galvanométerek építését jelentős mértékben tökéletesítette. Ő használt először megfelelően kicsi tűket a tangens galvanométerekben. Saját galvanométerét a mérésekhez használt elektromos rendszereinek segítségével hitelesítette. A kísérleteiben az elektromos áramot az ő saját, új rendszere alapján mérte. Azok az értékek, amelyeket 1840-től kezdve írásaiban közöl, könnyen összevethetőek az elektromos áram mérésének modern abszolút rendszerével.
Az áram hőhatása, Joule-törvény
A mérőműszerek tökéletesítése után, 1840-ben figyelme azon hő felé fordult, amely az elektrolízis során a telep celláiban és a fémes vezetőben termelődik. Az 1840 és 42 között publikált írásaiban az elektromos és kémiai termodinamika új tartományának alapjait feltette le. Az addig teljesen ismeretlen volt, ma természetesen köztudott a tudósok és a gyakorlati emberek számára is: az elektromos áram által, fémes vezetőben, adott idő alatt termelt hő nagysága mindig arányos a vezető ellenállásával és az áram nagyságnak négyzetével. 1854-ben Hőtermelés galvánelektromossággal („On the Production of Heat by Voltaic Electricity”) c. dolgozatában írta le ezt, az azóta Joule-effektusnak, vagy Joule-törvénynek nevezett összefüggést.
Ennek megfelelő törvények érvényesek az elektrolitikus cellákban és magának az elektromos telepnek a celláiban is.
Már 1840-ben kezdett gondolkodni a kémiai energia hővé alakulásáról. Arra gondolt, és ezt le is írta a Royal Society Közleményeinek egy rövid kivonatában1840 decemberében, hogy az árammal átjárt vezetőben keletkező hő, egy része annak a hőnek, ami a kémiai folyamatok során, az elemek kémiai átalakulása során az elektromos cella fejleszt, és a maradék, tehát nem a teljes hőmennyiség, magában a cellában szabadul fel.
1841-ben és 1842-ben megjelent írásaiban tovább vizsgálódott, és kimutatta, hogy egy elektromos áramkör akármelyik részében keletkező hőmennyiség arányos az elektromos telepben végbemenő kémiai változásokkal. A fejlődő hő mennyisége arányos a folyamatban résztvevő ekvivalens mennyiségű testeknek az oxigénhez való affinitásuk erősségével.
A hő mechanikai egyenértékének meghatározásai
További gondolatai és kísérleteinek eredményei alapján 1843 januárjában kimondta, hogy az elektromágneses gép, a motor képessé tesz minket arra, hogy „mechanikai energiát hővé alakítsunk”. Az 1843-as év további részében idejét azoknak a kísérleteknek szentelte, amelyek az elektromágnesség által fejlesztett hőre vonatkozó törvény kimondásához kellettek. Azzal foglalkozott, hogy pontosan meghatározza a hő mechanikai egyenértékét.
A Brit Szövetség, a British Association 1843. évi augusztus 21-én Cork-ban tartott ülésén felolvasta „Az elektromágnesség hőhatásáról és a hő mechanikai egyenértékéről” („On the Calorific Effects of Magneto-Electricity, and on the Mechanical Value of Heat.") című tanulmányát. A tanulmány ismerteti azt a csodálatos kísérlet-sorozatot, amely bizonyítja, hogy az elektromágneses gép „hőt termel” (az ő eredeti szavaival: „heat is generated”), a hő nem csupán „átmegy”, „átkerül” („transferred”) más forrásból.
Az addig „érvényben levő” hőelmélet szerint létezik „hőfolyadék”, amely átmegy a melegebb testről a hidegebbre. Mikola Sándor (1871 – 1945) a legendás fizikatanár, többek közt Wigner Jenő tanára, így írt: „Miután Rumford 1798-ban ágyúfúrással vizet forralt és Davy 1799-ben két jégdarabot a légszivattyú búvárja alatt dörzsöléssel megolvasztott: határozottabban kezdett kialakulni az a képzet, hogy a hő lényegében a mozgástól nem különbőzhetik." Joule így fogalmazott: „Igazat kell adunk Rumford grófnak, a hő az ágyú fúrásakor súrlódás következtében fejlődött, nem pedig a fém állapotának valamilyen változása miatt.”
Joule egyik kísérleti berendezésében a villanymotorjából származó, rúd alakú elektromágnest forgatott mágnes sarkai közt, azaz tulajdonképpen működtette a villanymotor. A rúd alakú elektromágnes teljes egészében vízben forgott. Számolta a rúd fordulatait, mérte a víz felmelegedését és az áram étékét. Vizsgálódásainak az volt a célja, hogy megtalálja azt az állandó értéket, amely a termelt hő és a mechanikai energia közt fennáll („constant ratio exists between the heat generated and the mechanical power"). Megállapította, hogy 838 láb-fontnyi munkára van szükségünk ahhoz, hogy egy angol font vizet egy Fahrenheit fokkal felmelegítsünk. (1 font közelítőleg 0,454 kg, 1 láb az közelítőleg 0,3 m, és tudjuk, hogy egy Fahrenheit foknyi változás 5/9 Celsius fok változásnak felel meg. A „lábfont”, fonterőláb, ugyanolyan mértékegysége a munkának, energiának, mint ahogyan régen nálunk a méterkilopond volt, az egy kilogramm tömegű, azaz, itt a Földön egy kilopond súlyú testnek az egy méterrel történő emelésekor végzett munka. Az 1 fonterőláb az 1,356 Joule. Két dolgot is észre kell vennünk. A ma használatos SI rendszerben a Nm a munkaegység, ezt nevezzük Joule-nak, éppen James Joule tiszteletére. Másrészt ma már nem használjuk a hőmennyiség nagyságának megadásakor a kalória /cal, kcal/ egységet. Joule-ban mérjük a hőmennyiséget is, ezzel is kifejezve azt, hogy azonos fizikai tartalomról van szó.)
Joule fenti tanulmánya 1843 júliusában jelent meg. Augusztusban még kiegészítette beszámolóját újabb kísérleteinek leírásával, és az ezekből kapott újabb eredményeinek közreadásával: „Készülékemben 7 font vizet tartalmazó hengeres üvegedényben olyan dugattyú mozog, amelyen apró lyukak vannak. Megállapítottam, hogy ’hő fejlődik akkor, ha víz halad át keskeny csövön.’ Arra az eredményre jutottam, hogy egy font víznek egy fokkal való fölmelegítéséhez olyan erő kell, amely 770 font terhet egy lábnyi magasságra képes fölemelni. (Azaz 350 kg-ot kell 0,3 méter magasba emelni. A helyzeti energia változása tehát 1050 Joule, ez elég nagy mennyiség. Simonyi Károly (1916 -2001) a kiemelkedő tudós-tanár, kutató, műegyetemi professzor A fizika kultúrtörténete c. csodálatos könyvében így fogalmazott: „egy súly lesüllyedése kb. 365 m magasságból megfelel egy hasonló súlyú víz 0-ról 1 C-fokra való melegedésének”. Maga Joule egy tanulmányában ezt írta: „Ha elképzelésem helyes, 817 lábnyi esés egy foknyi hőt termel, s a Niagara folyó hőmérséklete körülbelül egyötöd fokkal emelkedik 160 lábnyi zuhanása után.” Ez komoly megerősítése volt korábbi következtetéseimnek. Nem vesztegettem az időt, hogy megismételjem és kiegészítsem kísérleteimet, ugyanis megelégedettséggel töltött el, hogy az Alkotó parancsa alapján a természet nagy hajtóerői ’elpusztíthatatlanok’, és hogy ahol erő-ráfordítás történik, ott ’mindig’ pontosan azzal ekvivalens hőt kapunk.”
A makacsul ismétlődő, közel azonos nagyságú átváltási értékek mélyén az energia megmaradás törvénye húzódik meg. Így Joule feliratkozott a megmaradási törvényeket kimondó tudósok listájára Julius Robert Mayer (1814 -1878) /1842/ és Hermann von Helmholz (1821 – 1894) /1847/ mellé.
Helmholz mellett Robert Wilhelm Bunsen (1811 -1899) és Gustav Robert Kirchhoff (1824 -1887) voltak a legnagyobb magyar fizikus, Eötvös Loránd (1848 -1919) világhírű tanárai a Heidelbergi Egyetemen 1867 és 1870 között.
Ez volt az első meghatározása a hő mechanikai egyenértékének. Közel azonos időben, más természettudósok és kísérletezők is próbálkoztak azzal, hogy összehasonlítsák a bizonyos körülmények közt termelődő hő mennyiségét azzal a munkával, ami azt létrehozta. Részben kísérleti, részben metafizikus okoskodással néhányan nagyon figyelemreméltó eredményt értek el: Marc Séguin (1786 – 1875), (1839), a már említett Robert Mayer (1842) és Ludwig A. Colding (1843). Azonban Joule volt az első, aki felvette a bármilyen mechanikai hatás és az általa termelt hőmennyiség közötti kapcsolat meghatározását, ezt a kérdést közvetlenül meg is oldotta.
Nem tételezhetjük fel, hogy Joule felfedezésére és vizsgálatainak eredményeire azonnal felfigyeltek, illetve azt készek voltak elfogadni. Ő magát is sok éven át, szinte folyamatosan, lefoglalta ez a kérdés. 1878-ban közölte a Filozófiai Közleményekben legfrissebb eredményét: 772,55 fonterőláb munka szükséges ahhoz, hogy egy font víz hőmérsékletét, vákuumban, 60-ról 61 Fahreheit fokra emelje, a tenger szintjén, Greenwich szélességi körén. Ezt, az általa meghatározott legpontosabb értéket, Joule halálának színhelyén, Saleben, a Brooklands temetőben levő sírkövére is felvésték. (Ehhez hasonló módon Ludolph van Ceulen /1540-1610/, a Leideni Műegyetem professzorának rekonstruált sírkövén a Pieterskerk-ben /a Péter-templomban/, a π értékének az általa 35 tizedesjegyig kiszámított értéke látható.)
Új mérési értékei egyeztek saját korábbi eredményeivel, és jól megközelítették a nála pontosabban mérő Rowland professzor kísérleti eredményeit is. Henry Augustus Rowland (1848-1901), a kiváló optikai rácsairól ismert baltimori fizikus 1880-ban elvégzett kísérleteit az Egyesült Államok Kormánya támogatta.
Térjünk azonban vissza az 1840-s évekre! A kísérleti fizika eredményes műveléséhez a tudós alkotó elméjén kívül nagyon fontosak a jó körülmények és eszközök. 1843-ban Joule édesapja Pendlebury-ből Oak Field, Whalley Range-re, Manchester déli részére költözött. 25 éves fiának, háza közelében, egy megfelelő laboratóriumot épített. Joulenak szüksége volt precíz, pontos hőmérőkre. John Benjamin Dancer (1812 -1887) manchesteri műszerész segítségével először épített Angliában olyan igen nagy pontosságú higanyos hőmérőket, amelyek nagy mértékben bővítették a tudományos eszközök tárházát. (Dancer nagyon sok eszközét őrzi a londoni Science Museum.) Adtak is ezekből a hőmérőkből Professzor Thomas Grahamnek (1805 – 1869) és az ő egykori laborasszisztensének, a későbbi Prof. Lyon Playfair-nek is. (Megemlítjük, hogy Rowland Amerikában a higanyos hőmérők mellett még gázhőmérőket is alkalmazott.)
A legismertebb Joule kísérlet
A folyadékok súrlódására vonatkozó közvetlen kísérletek nem elfogadhatatlan hipotézisek voltak már, hisz Joule különböző formákban, többször elvégezte azokat. Eső testek segítségével, lapáttal kevert higanyt, olajt, vizet. Higanyban vasat vason csúsztatott. Mindezek közül a víz keverése bizonyult a legjobbnak, minden későbbi kísérletében ezt használta.
A Brit Szövetség összejövetelén Oxfordban 1849. június 21-én felolvasta legfrissebb tanulmányát, amely azután a Filozófiai Közleményekben jelent meg 1850-ben: A hő mechanikai egyenértékéről („On the Mechanical Equivalent of Heat”). Faraday volt a „kijelölt hozzászóló”, meglepte őt a szenzációs előadás, de nem tudta teljesen elfogadni az új szemléletet. Másokban is nagyon mélyen élt az a tudat, hogy a hő csak átmenni tud a melegebb testről a hidegebbre. A már említett William Thomson, a 19. század meghatározó fizikusa is ott volt a tanácskozáson. Megemlékezéseiben írja, hogy akkor ismerkedett meg Joule-lal. Az előadás után azonnal odament hozzá, és egy életre szóló szakmai és emberi kapcsolat, barátság szövődött közöttük. Maga Thomson is kételkedett először Joule eredményeiben, azonban később éppen ő lett az, aki lelkesen támogatta Joule-t, segített ismertté tenni és elfogadtatni a kísérleti eredményeket.
Joule mérőeszköze ma is látható Londonban a Science Museumban. Ennek fotóját közreadjuk.
Joule eredeti mérőeszköze
Hengeres edényben, vízben, egy függőleges tengely körül több sorban foroghatnak, a tengelyből kinyúló rudacskákon kis, függőleges síkú lapátok, és álló lapátok gondoskodnak arról, hogy az edény ne jöjjön forgásba. A lapátok forgását, csigán átvetett fonálra függesztett, leereszkedő súlyok biztosítják. Ezek kétoldalt, szimmetrikusan helyezkednek el, nem úgy, mint ahogyan a legtöbb magyarázó rajzon, csak az egyik oldalon látható súly. Megmutatjuk az eszköz rajzát. Az eredeti Joule-tanulmányból másoltuk ki azt.
A hő mechanikai egyenértékének mérésére szolgáló eszköz
Joule itt is gondoskodott arról, hogy ne terhelje a függőleges tengelyt eredő forgatónyomaték. A tengely felső végére szerelt forgatókar arra szolgál, hogy újra felcsévélje a tengely felső szárán levő vastagabb hengerre a fonalakat. Az – egy idő után -- egyenletesen lefele ereszkedő súlyok helyzeti energia-változása biztosítja a víz felmelegedéséhez szükséges hőt. Joule megemlíti egy korábbi munkájában, az 1845-ben megjelent: A hő és a mechanikai energia közönséges formái közötti egyenérték-összefüggés létezéséről és a mechanikai erő általános formáiról („On the Existence of an Equivalent Relation between Heat and the Ordinary Forms of Mechanical Power”) c. tanulmányban, hogy az ötletet egy Rennie nevű kollégától vette, aki eszközét, kísérletét 1831-ben ismertette a Filozófiai Közleményekben. Rennie csak egy sor mozgó lapátot, és egyoldalú fonalkivezetést alkalmazott.
A gázokra vonatkozó kutatások
Első, Thomsonnal közös kutatási eredményük a kis nyílásokon áthaladó gázok hőhatásaira vonatkozott. 1852-ben fogalmazták meg, azt az azóta Joule-Thomson-jelenségnek, vagy Joule-Thomson hatásnak nevezett törvényt: ha valamely gáz külső munkavégzés nélkül kitágul, akkor a hőmérséklete csökken. Ezt a hatást használják a hűtőgépeknél, illetve a levegő cseppfolyósításánál is.
Joule már korábban kísérletileg kimutatta, hogy a lehető legnagyobb mértékű vákuumba történő hirtelen levegő-beáramlás, egy „robbanás”, energia-veszteséggel jár. (Itt említjük meg, hogy az elsők között épített higanyos vákuum szivattyút, amely nemcsak a tudományos laboratóriumokban, hanem az elektromos izzógyártásban is nagy jelentőségű volt. Tökéletesítette a barométert.)
Amikor a széndioxidos patront becsavarjuk a vízzel telt szódásüveg tetején lévő kis hengeres nyílásba, akkor a gáz hirtelen kitágulása következtében fellépő hőmérséklet-csökkenés hatására a patron annyira lehűl, hogy külső felülete „deres” lesz: a levegőből kicsapódó víz oda is fagy a patronra.
Joule foglakozott a levegőben terjedő hang sebességével. Rámutatott a korábbi kísérletek hibáira.
Megmérte a levegő fajhőjét állandó térfogaton és állandó nyomáson is. Eredményei alapján tudta elméleti úton meghatározni Robert Mayer a hő mechanikai egyenértékét.
Thomson és Joule több általános vizsgálatot végzett mozgó folyadékokban fellépő hőhatásokkal kapcsolatban. Azt is megállapították, hogy a levegőben akkora hőt termel az egy mile per szekundum sebességgel mozgó test, amely azt felizzítja. (A mile, a mérföld közel 1609m) A „hulló csillagok”jelenségét Joule 1847-ben a levegőbe beérkező, gyorsan rohanó testek által fejlesztett hővel magyarázta.
Joule a fizika nagyon sok ágában végzett jelentős kutatásokat.
Most már csak egy fontos területen, a molekuláris fizikában elért eredményeiről írunk. Amint említettük, Dalton hatására már tanuló évei alatt vizsgálta a gázok molekuláris szerkezetét, majd később a folyadékok elektrolízisét. 1848 október 3-án a Manchesteri Irodalmi és Filozófiai Társaságban felolvasta, majd publikálta is A hő és a rugalmas közegek szerkezete („Heat and the Constitution of Elastic Fluids”) című értekezését. Ebben kifejtette, hogy a gáznak az azt tartalmazó edény falára kifejtett nyomása a gázmolekulák falhoz ütközésének a következménye. Lefektette tehát a kinetikus gázelmélet alapjait. (A kinetikus gázelmélet a gázok makroszkopikus, termodinamikai tulajdonságait az azt alkotó atomok és molekulák mozgása alapján magyarázza, elemi statisztikus meggondolások segítségével.) Egyszerű megfontolások alapján kiszámította, hogy különböző hőmérsékleteken a részecskéknek mekkora átlagsebessége hozza létre az atmoszferikus nyomást. A hidrogén részecskéinek átlagsebességére 60 Fahrenheit fokon 6225 láb per sec értéket kapott. Azt is megállapította, hogy a különböző hőmérsékleten fellépő sebességek arányosak az abszolút hőmérsékleti skálán mért hőmérsékletnek a négyzetgyökével. Így 61 fokon már 6231 láb per sec a sebesség.
Jó pedagógiai érzékkel is rendelkezett, azonnal megadta, hogy az első esetben 602,3láb-, 61 foknál pedig 603,5 láb magasságból történő szabadesésnél kapunk ekkora sebességet.
Jelentősebb elismerései, kitüntetései
A Royal Society tagjává fogadta 1850-ben.
A Royal Society királyi aranyérmét 1852-ben, a Copley Arany Érmét 1870-ben kapta meg.
1878 júniusában Beaconfield grófja értesítette, hogy a Királynő Őfelsége évi 200 font támogatásban részesíti.
1880-ban Wales hercegétől a Művészeti Társulat (Society of Arts) Albert érmét vehette át.
A fenti összeállítás alapjául a Scientific American Supplement. Vol. XIV, No. 363 szolgált:
http://all-biographies.com/scientists/james_prescott_joule.htm
A fordítás részben Kovács Lili egyetemi hallgató munkája.
Felhasználtuk még a Physical Society of London által 1883-ban nyomtatott, Joule eredeti munkáit tartalmazó kötetet:
https://ia804502.us.archive.org/35/items/scientificpapers01joul/scientificpapers01joul.pdf
Az ábrák forrása:
https://kids.kiddle.co/James_Prescott_Joule
Prof. Dr. Kovács László
Joule-szobor a manchesteri városházán
Joule sírköve a Brooklands temetőben
|
|