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名家故事:物理学家——焦耳

2012-04-17 14:24:39
[来源]:网络  [作者]:佚名

 

 

   

    詹姆斯·普雷斯科特·焦耳(JamesPrescottJoule;1818年12月24日-1889年10月11日),英国物理学家,出 生于曼彻斯特近郊的沙弗特(Salford)。焦耳自幼跟随父亲参加酿酒劳动,没有受过正规的教育。青年时期,在别人的介绍下,焦耳认识了著名的化学家道尔顿。道尔顿给予了焦耳热情的教导。焦耳向他虚心的学习了数学、哲学和化学,这些知识为焦耳后来的研究奠定了理论基础。而且道尔顿教诲了焦耳理论与实践相结合的科研方法,激发了焦耳对化学和物理的兴趣,并在他的鼓励下决心从事科学研究工作。 

 

   

    他的第一篇重要的论文于1840年被送到英国皇家学会,当中指出电导体所发出的热量与电流强度、导体电阻和通电时间的关系,此即焦耳定律。 

   

    焦耳提出能量守恒与转化定律:能量既不会凭空消失,也不会凭空产生,它只能从一种形式转化成另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而能的总量保持不变,奠定了热力学第一定律(能量不灭原理)之基础。

 

    当选为英国皇家学会会员。由于他在热学、热力学和电方面的贡献,皇家学会授予他最高荣誉的科普利奖章(CopleyMedal)。
 

 

 

    成就:

 

    焦耳定律的发现

  1840年12月,他在英国皇家学会上宣读了关于电流生热的论文,提出电流通过导体产生热量的定律;由于不久 э . х . 楞次 也独立地发现了同样的定律,而被称为焦耳-楞次定律。

 

    热功当量的测定

  焦耳的主要贡献是他钻研并测定了热和机械功之间的当量关系。这方面研究工作的第一篇论文《关于电磁的热效应和热的功值》,是1843年在英国《哲学杂志》第23卷第3辑上发表的。此后,他用不同材料进行实验,并不断改进实验设计,结果发现尽管所用的方法、设备、材料各不相同,结果都相差不远;并且随着实验精度的提高,趋近于一定的数值。最后他将多年的实验结果写成论文发表在英国皇家学会《哲学学报》1850年第140卷上,其中阐明:第一,不论固体或液体,摩擦所产生的热量,总是与所耗的力的大小成比例。第二,要产生使1磅水(在真空中称量,其温度在50~60华氏度之间)增加1华氏度的热量,需要耗用772磅重物下降1英尺的机械功。他精益求精,直到1878年还有测量结果的报告。他近40年的研究工作,为热运动与其他运动的相互转换,运动守恒等问题,提供了无可置疑的证据,焦耳因此成为能量守恒定律的发现者之一。

 

    在热力学方面的成就

  1852年焦耳和w. 汤姆孙 (即开尔文)发现气体自由膨胀时温度下降的现象,被称为焦耳-汤姆孙效应。这效应在低温和气体液化方面有广泛应用。他对蒸汽机的发展作了不少有价值的工作。

 

    荣誉


  1850年焦耳当选为英国皇家学会会员。1866年由于他在热学、热力学和电方面的贡献,皇家学会授予他最高荣誉的科普利奖章(Copley Medal)。后人为了纪念他,把能量或功的单位命名为“焦耳”,简称“焦”;并用焦耳姓氏的第一个字母“J”来标记热量。

 

 

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