物理學(xué)家焦耳

1、.物理學(xué)家焦耳十八世紀(jì)，人們對(duì)熱的本質(zhì)的研究走上了一條彎路，“熱質(zhì)說(shuō)在物理學(xué)史上統(tǒng)治了一百多年。雖然曾有一些科學(xué)家對(duì)這種錯(cuò)誤理論產(chǎn)生過疑心，但人們一直沒有方法解決熱和功的關(guān)系的問題，是英國(guó)自學(xué)成才的物理學(xué)家詹姆斯普雷斯科特焦耳為最終解決這一問題指出了道路。焦耳在1818年12月24日生于英國(guó)曼徹斯特，他的父親是一個(gè)釀酒廠主。焦耳自幼跟隨父親參加釀酒勞動(dòng)，沒有受過正規(guī)的教育。青年時(shí)期，在別人的介紹下，焦耳認(rèn)識(shí)了著名的化學(xué)家道爾頓。道爾頓給予了焦耳熱情的教導(dǎo)。焦耳向他虛心的學(xué)習(xí)了數(shù)學(xué)、哲學(xué)和化學(xué)，這些知識(shí)為焦耳后來(lái)的研究奠定了理論根底。而且道爾頓教導(dǎo)了焦耳理論與理論相結(jié)合的科研方法，激發(fā)了焦耳對(duì)化

2、學(xué)和物理的興趣。焦耳最初的研究方向是電磁機(jī)，他想將父親的釀酒廠中應(yīng)用的蒸汽機(jī)交換成電磁機(jī)以進(jìn)步工作效率。1837年，焦耳裝成了用電池驅(qū)動(dòng)的電磁機(jī)，但由于支持電磁機(jī)工作的電流來(lái)自鋅電池，而鋅的價(jià)格昂貴，用電磁機(jī)反而不如用蒸汽機(jī)合算。焦耳的最初目的雖然沒有到達(dá)，但他從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電流可以做功，這激發(fā)了他進(jìn)展深化研究的興趣。1840年，焦耳把環(huán)形線圈放入裝水的試管內(nèi)，測(cè)量不同電流強(qiáng)度和電阻時(shí)的水溫。通過這一實(shí)驗(yàn)，他發(fā)現(xiàn)：導(dǎo)體在一定時(shí)間內(nèi)放出的熱量與導(dǎo)體的電阻及電流強(qiáng)度的平方之積成正比。四年之后，俄國(guó)物理學(xué)家楞次公布了他的大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而進(jìn)一步驗(yàn)證了焦耳關(guān)于電流熱效應(yīng)之結(jié)論的正確性。因此，該定律稱為焦

3、耳楞次定律。焦耳總結(jié)出焦耳楞次定律以后，進(jìn)一步設(shè)想電池電流產(chǎn)生的熱與電磁機(jī)的感生電流產(chǎn)生的熱在本質(zhì)上應(yīng)該是一致的。1843年，焦耳設(shè)計(jì)了一個(gè)新實(shí)驗(yàn)。將一個(gè)小線圈繞在鐵芯上，用電流計(jì)測(cè)量感生電流，把線圈放在裝水的容器中，測(cè)量水溫以計(jì)算熱量。這個(gè)電路是完全封閉的，沒有外界電源供電，水溫的升高只是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能、電能又轉(zhuǎn)化為熱的結(jié)果，整個(gè)過程不存在熱質(zhì)的轉(zhuǎn)移。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全否認(rèn)了熱質(zhì)說(shuō)。上述實(shí)驗(yàn)也使焦耳想到了機(jī)械功與熱的聯(lián)絡(luò)，經(jīng)過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)、測(cè)量，焦耳終于測(cè)出了熱功當(dāng)量，但結(jié)果并不準(zhǔn)確。1843年8月21日在英國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)上，焦耳報(bào)告了他的論文?論電磁的熱效應(yīng)和熱的機(jī)械值?，他在報(bào)告中說(shuō)1千卡的熱量相當(dāng)于460千克米的功。他的報(bào)告沒有得到支持和強(qiáng)烈的反響，這時(shí)他意識(shí)到自己還需要進(jìn)展更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)。1844年，焦耳研究了空氣在膨脹和壓縮時(shí)的溫度變化，他在這方面獲得了許多成就。通過對(duì)氣體分子運(yùn)動(dòng)速度與溫度 的關(guān)系的研究，焦耳計(jì)算出了氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)速度值，從理論上奠定了波義耳馬略特和蓋呂薩克定律的根底，并解釋了