物理學家焦耳

1、.物理學家焦耳十八世紀，人們對熱的本質(zhì)的研究走上了一條彎路，“熱質(zhì)說在物理學史上統(tǒng)治了一百多年。雖然曾有一些科學家對這種錯誤理論產(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，是英國自學成才的物理學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日生于英國曼徹斯特，他的父親是一個釀酒廠主。焦耳自幼跟隨父親參加釀酒勞動，沒有受過正規(guī)的教育。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(shù)學、哲學和化學，這些知識為焦耳后來的研究奠定了理論根底。而且道爾頓教導了焦耳理論與理論相結(jié)合的科研方法，激發(fā)了焦耳對化

2、學和物理的興趣。焦耳最初的研究方向是電磁機，他想將父親的釀酒廠中應(yīng)用的蒸汽機交換成電磁機以進步工作效率。1837年，焦耳裝成了用電池驅(qū)動的電磁機，但由于支持電磁機工作的電流來自鋅電池，而鋅的價格昂貴，用電磁機反而不如用蒸汽機合算。焦耳的最初目的雖然沒有到達，但他從實驗中發(fā)現(xiàn)電流可以做功，這激發(fā)了他進展深化研究的興趣。1840年，焦耳把環(huán)形線圈放入裝水的試管內(nèi)，測量不同電流強度和電阻時的水溫。通過這一實驗，他發(fā)現(xiàn)：導體在一定時間內(nèi)放出的熱量與導體的電阻及電流強度的平方之積成正比。四年之后，俄國物理學家楞次公布了他的大量實驗結(jié)果，從而進一步驗證了焦耳關(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，進一步設(shè)想電池電流產(chǎn)生的熱與電磁機的感生電流產(chǎn)生的熱在本質(zhì)上應(yīng)該是一致的。1843年，焦耳設(shè)計了一個新實驗。將一個小線圈繞在鐵芯上，用電流計測量感生電流，把線圈放在裝水的容器中，測量水溫以計算熱量。這個電路是完全封閉的，沒有外界電源供電，水溫的升高只是機械能轉(zhuǎn)化為電能、電能又轉(zhuǎn)化為熱的結(jié)果，整個過程不存在熱質(zhì)的轉(zhuǎn)移。這一實驗結(jié)果完全否認了熱質(zhì)說。上述實驗也使焦耳想到了機械功與熱的聯(lián)絡(luò)，經(jīng)過反復的實驗、測量，焦耳終于測出了熱功當量，但結(jié)果并不準確。1843年8月21日在英國學術(shù)會上，焦耳報告了他的論文?論電磁的熱效應(yīng)和熱的機械值?，他在報告中說1千卡的熱量相當于460千克米的功。他的報告沒有得到支持和強烈的反響，這時他意識到自己還需要進展更準確的實驗。1844年，焦耳研究了空氣在膨脹和壓縮時的溫度變化，他在這方面獲得了許多成就。通過對氣體分子運動速度與溫度 的關(guān)系的研究，焦耳計算出了氣體分子的熱運動速度值，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