最早測定熱功當量的人 焦耳的故事

當前位置:首頁 > 世界之最 > 科技之最 發佈時間:2017-06-16編輯:小TOP仔來源:www.top123.biz閱讀數: 手機閱讀

詹姆斯普雷斯科特焦耳是英國物理學家,1818年12月24日生於英國索爾福,他從小體弱不能上學,是一位自學成才的科學家。19世紀40年代, 他對當時很流行的「熱質說」持懷疑 態度,認為熱是能的一種形式,並為此 做了大量實驗。

最早測定熱功當量的人 焦耳的故事

焦耳最主要的貢獻是他鑽研並測定 了熱和機械功之間的當量關係。自1840 年之後,焦耳多次發表文章,先後介紹了4種測定熱功當量的方法,其中之一就是用通電金屬絲放在水中加熱。根據 電流做的功和水獲得的熱量來計算當量。他發現:通電導體所產生的熱量,跟電流強度的平方、導休電姐和通電時間成正比。這就是後來以他的名字命名的焦耳定律。

關於熱功當量關係最著名的是1847年發表的用摩擦加熱液體的實驗, 在這個實驗中,焦耳測得熱功當貴的平均值為423.9千克?米/千卡,和現 在公認值427千克?米/千卡非常接近。他近40年的研究工作,為熱運動與 其他運動的相互轉換,運動守恆等問題,提供了無可置疑的證據,焦耳因此成為能量守恆定律的發現者之一。

由於焦耳在熱學、電學和熱力學方面的貢獻,1866年他被授予皇家學 會科普萊金質獎章。1872 到 1887年焦耳任英聞科學促進協會主席,1889年 10月11日在塞拉逝世。

詹姆斯·普雷斯科特·焦耳,FRS(James Prescott Joule;1818年12月24日-1889年10月11日),英國物理學家。他出生於曼徹斯特近郊的索爾福德。焦耳在研究熱的本質時,發現了熱和功之間的轉換關係,並由此得到了能量守恆定律,最終發展出熱力學第一定律。國際單位制導出單位中,能量的單位——焦耳,就是以他的名字命名。他和開爾文合作發展了溫度的絕對尺度。他還觀測過磁致伸縮效應,發現了導體電阻、通過導體電流及其產生熱能之間的關係,也就是常稱的焦耳定律。

詹姆斯·普雷斯科特·焦耳(jamesprescottjoule;1818年12月24日-1889年10月11日)英國物理學家。1818年12月24日生於索爾福。他父親是釀酒廠的廠主。焦耳從小體弱不能上學,在家跟父親學釀酒,並利用空閒時間自學化學、物理。他很喜歡電學和磁學,對實驗特別感興趣。

青年時期,在別人的介紹下,焦耳認識了著名的化學家道爾頓。道爾頓給予了焦耳熱情的教導。焦耳向他虛心的學習了數學、哲學和化學,這些知識為焦耳後來的研究奠定了理論基礎。而且道爾頓教誨了焦耳理論與實踐相結合的科研方法,激發了焦耳對化學和物理的興趣,並在他的鼓勵下決心從事科學研究工作。後來成為英國曼徹斯特的一位釀酒師和業餘科學家。焦耳可以說是一位靠自學成才的傑出的科學家。

焦耳最早的工作是電學和磁學方面的研究,後轉向對功熱轉化的實驗研究。1840年,焦耳把環形線圈放入裝水的試管內,測量不同電流強度和電阻時的水溫。12月焦耳在英國皇家學會上宣讀了關於電流生熱的論文,提出電流通過導體產生熱量,通電導體所發出的熱量與電流強度、導體電阻和通電時間的關係,此即焦耳定律。由於不久之後,俄國物理學家楞次也獨立發現了同樣的定律,該定律也稱為焦耳-楞次定律。

1866年由於他在熱學、電學和熱力學方面的貢獻,被授予英國皇家學會柯普萊金質獎章。由於他在熱學、熱力學和電方面的貢獻,皇家學會授予他最高榮譽的科普利獎章(copleymedal)。後人為了紀念他,把能量或功的單位命名為「焦耳」,簡稱「焦」;並用焦耳姓氏的第一個字母「j」來標記熱量。

焦耳的趣聞軼事

1.精確的測量值在幾十年裡不作大修正

焦耳是一位主要靠自學成才的科學家,他對物理學做出重要貢獻的過程不是一帆風順的。1843年8月,在考爾克的一次學術報告會上,焦耳作了題為《論磁電的熱效應和熱的機械值》的報告。他在報告中提出熱量與機械功之間存在著恆定的比例關係,並測得熱功當量值為1千卡熱量相當於460千克米的機械功。這一結論遭到當時許多物理學家的反對。

為了證明這個發現是成功的,焦耳以極大的毅力,採用不同的方法,長時間地反覆進行實驗。1843年末,焦耳通過摩擦作用測得熱功當量是424.9千克米/千卡1千克米=9.8焦耳。1844年通過對壓縮空氣做功和空氣溫度升高的關係的實驗,測得熱功當量是443.8千克米/千卡。尤其在1847年,焦耳精心地設計了一個著名的熱功當量測定裝置,也就是用下降重物帶動葉槳旋轉的方法,攪拌水或其他液體產生熱量。焦耳用水和鯨油作攪拌液,分別測量,然後取平均值,得到熱功當量平均值是428.9千克米/千卡。1849年6月21日,焦耳給英國倫敦皇家學會報告了這個結果。從1849到1878年,焦耳反覆作了四百多次實驗,所得的熱功當量值幾乎都是423.9千克米/千卡,這和現在公認值427千克米/千卡相比,只小0.7%。焦耳用驚人的耐心和巧奪天工的技術,在當時的實驗條件下,測得的熱功當量值能夠在幾十年時間裡不作比較大的修正,這在物理學史上也是空前的。難怪威廉·湯姆孫稱讚說:「焦耳具有從觀察到的極細微的效應中作出重大結論的膽識,具有從實驗中逼出精度來的高度技巧,充分得到人們的賞識和欽佩。」

2.堅持不懈終將獲得公認

1845年在劍橋召開的英國科學協會學術會議上,焦耳又一次作了熱功當量的研究報告,宣布熱是一種能量形式,各種形式的能量可以互相轉化。但是焦耳的觀點遭到與會者的否定,英國倫敦皇家學會拒絕發表他的論文。1847年4月,焦耳在曼徹斯特作了一次通俗講演,充分地闡述了能量守恆原理,但是地方報紙不理睬,在進行了長時間的交涉之後,才有一家報紙勉強發表了這次講演。同年6月,在英國科學協會的牛津會議上,焦耳再一次提出熱功當量的研究報告,宣傳自己的新思想。會議主席只准許他作簡要的介紹。只是由於威廉·湯姆孫在焦耳報告結束後作了即席發言,他的新思想才引起與會者的重視。直到1850年,焦耳的科學結論終於獲得了科學界的公認。

3.要科學,不要永動機

焦耳在探索科學真理的道路上,也走過彎路。他年輕的時候,正是「永動機熱」席捲歐洲的時代,許多人鑽進了永動機的迷宮,妄想製造出一種不消耗能量永遠做功的機器。焦耳也是個「永動機迷」,曾經狂熱地追求過永動機,幾乎消磨了他全部的業餘時間。他通宵達旦地冥思苦索、設計方案、製作機件,但是沒有一個是成功的。失敗引起了焦耳的深思,為什麼乍一看設計上幾乎無懈可擊的機器,做出來卻總是一堆廢物?焦耳沒有像有些人那樣,明明進入了迷宮,還以為走進了科學的殿堂,碰了壁也不回頭。他吸取教訓,迷途知返,毅然退出了幻想的迷宮,轉向腳踏實地的科學研究,探求隱藏在失敗背後的科學真諦。經過勤奮實踐,他終於找到了熱功當量,為建立能量守恆定律作出了傑出的貢獻。這個定律好比一塊路標,插在尋找永動機的十字路口,警告迷途人:此路不通!據說焦耳還現身說法,語重心長地告誡那些仍舊迷戀永動機的人說:「不要永動機,要科學!」

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