James Prescott Joule (1818–1889) war ein englischer Physiker und Pionier der Thermodynamik. Er entdeckte den Zusammenhang zwischen mechanischer Arbeit und Wärme und legte damit den Grundstein für das Energieerhaltungsgesetz. Die nach ihm benannte Einheit Joule (J) ist die internationale Maßeinheit für Energie und spielt eine zentrale Rolle in der Physik, Technik und Medizin.
Biographical Data
Joule wurde 1818 in Salford bei Manchester geboren. Er stammte aus einer wohlhabenden Brauerfamilie und führte viele seiner Experimente zunächst privat durch. Unterstützt von William Thomson (später Lord Kelvin) veröffentlichte er in den 1840er-Jahren Arbeiten zur Umwandlung von Arbeit in Wärme. 1850 wurde er Mitglied der Royal Society. Er starb 1889 in Sale (Greater Manchester).
Scientific Contributions
Joule führte präzise Experimente zur Wärmeerzeugung durch mechanische Arbeit durch – bekannt als das Joule’sche Experiment mit dem Rührwerk im Wasserbehälter. Er formulierte die Beziehung:
1 Kalorie = 4,184 Joule
und begründete das Prinzip der Energieerhaltung. Die nach ihm benannte Einheit **Joule (J)** wurde später in das Internationale Einheitensystem (SI) übernommen:
1 J = 1 Newton·Meter = 1 kg·m²/s².
Seine Arbeiten beeinflussten maßgeblich die Thermodynamik und Elektrophysik.
Bedeutung in der Radiologie und medizinischen Physik
In der medizinischen Physik und Radiologie ist das Joule die Grundlage für die Definition der absorbierten Strahlungsdosis. So entspricht 1 Gray (Gy) der Absorption von 1 Joule pro Kilogramm Gewebe: 1 Gy = 1 J/kg
Diese Einheit wird bei der Dosisberechnung in der Strahlentherapie, diagnostischen Radiologie und im Strahlenschutz verwendet. Joules Erkenntnisse über Energieumwandlung bilden bis heute die physikalische Grundlage für die Quantifizierung von Strahlenwirkungen.
Sources and Literature
Joule JP. On the Mechanical Equivalent of Heat. Phil Trans R Soc Lond. 1850;140:61–82.
Smith C. The Science of Energy: A Cultural History of Energy Physics in Victorian Britain. University of Chicago Press, 1998.
Hall EJ, Giaccia AJ. Radiobiology for the Radiologist. Lippincott Williams & Wilkins, 2019.
IAEA. Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy. Technical Report Series No. 398, 2000.
