物理学家焦耳简介.docx

詹姆斯•普雷斯科特•焦耳詹姆斯•普雷斯科特•焦耳詹姆斯•普雷斯科特•焦耳（JamesPrescottJoule； 1818年12月24日一1889年10月11日），英国物理学家，出牛于曼彻斯特诉郊的沙弗特（Salford）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）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W 来标记热量焦耳简介詹姆斯•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 牛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 ）焦耳的生涯焦耳1818年12月24日生于英国曼彻斯特，他的父亲是一个酿酒厂主 1837年，焦耳装成了用电池驱动的电磁机,并发表了关于这方面的论文而引起人们的注意1840年，焦耳把环形线圈放入装水的试管内，测量不同电流强度和电阻时的水温12月焦耳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之后，俄国物理学家楞次也独立发现了同样的定律，该定律也称为 焦耳-楞次定律 1843年，焦耳设计了一个新实验将一个小线圈绕在铁芯上，用电流计测量感生电流，把线圈放在装水的容器中，测量水温以计算热量这个电路 是完全封闭的，没有外界电源供电，水温的升高只是机械能转化为电能、电能又转化 为热的结果，整个过程不存在热质的转移这一实验结果完全否定了热质说1843年8月21日在英国学术会上，焦耳报告了他的论文《论电磁的热效应和热的机械 值》，他在报告中说1千卡的热量相当于460千克米的功。

他的报告没有得到支持和强烈的反响，这时他意识到自己还需要进行更精确的实验 1844年，焦耳研究了空气在膨胀和压缩时的温度变化，他在这方面取得了许多成就通过对气体分子运动 — 速度与温度的关系的研究，焦耳计算出了气体分子的热运动速度值，从理论上奠定了 波义耳-马略特和盖-吕萨克定律的基础，并解释了气体对器壁压力的实质1852年，他们发现当自由扩散气体从高压容器进入低压容器时，大多数气体和 空气的温度都要下降这一现象后来被称为焦耳-汤姆逊效应这个效应在低温和气 体液化方面有广泛的应用焦耳对蒸汽机的发展也做出了不少有价值的工作1847年，焦耳做了迄今认为是设计思想最巧妙的实验：他在量热器里装了水，中间安 上带有叶片的转轴，然后让下降重物带动叶片旋转，由于叶片和水的磨擦，水和量热 器都变热了根据重物下落的高度，可以算出转化的机械功；根据量热器内水的升高 的温度，就可以计算水的内能的升高值把两数进行比较就可以求出热功当量的准确 值来焦耳还用鲸鱼油代替水来作实验，测得了热功当量的平均值为 423.9千克米/千卡接着又用水银来代替水，不断改进实验方法，直到 1878年这时距他开始进行 这一工作将近四十年了，他已前后用各种方法进行了四百多次的实验。

当焦耳在1847年的英国科学学会的会议上再次公布自己的研究成果时，他还是没有得到支 持，很多科学家都怀疑他的结论，认为各种形式的能之间的转化是不可能的直到1850 年，其他一些科学家用不同的方法获得了能量守恒定律和能量转化定律，他们的结论 和焦耳相同，这时焦耳的工作才得到承认 1850年，焦耳凭借他在物理学上作出的重要贡献成为英国皇家学会会员，当时他三十二岁，两年后他接受了皇家勋章 许多外国科学院也给予他很高的荣誉虽然焦耳不地进行着他的实验测量工作，遗憾 的是，他的科学创造性，特别是在物理概念方面的创造性，过早地就减少了 1875年，英国科学协会委托他更精确地测量热功当量他得到的结果是 4.15，非常接近目前采用的值1卡=4.184焦耳1875年，焦耳的经济状况大不如前这位曾经富有过但 却没有一定职位的人发现自己在经济上处于困境，幸而他的朋友帮他弄到一笔每年 200英镑的养老金，使他得以维持中等但舒适的生活五十五岁时，他的健康状况恶 化，研究工作减慢了 1878年当他六十岁时，焦耳发表了他的最后一篇论文1889年10月11 日，焦耳在索福特逝世焦耳的毕生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 3 . x .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” 来标记热量评价: 无论是在实验方面，还是在理论上，焦耳都是从分子动力学的立场出发，进行深入研究的先驱者之一在从事这些研究的同时，焦耳并没有间断对热功当量的 测量 在去世前两年，焦耳对他的弟弟的说，“我一生只做了两三件事，没有什么值得炫耀的相信对于大多数物理学家，他们只要能够做到这些小事中的一件也 就会很满意了焦耳的谦虚是非常真诚的很可能，如果他知道了在威斯敏斯特教堂 为他建造了纪念碑，并以他的名字命名能量单位，他将会感到惊奇，虽然后人决不会 感到惊奇影响: 十八世纪，人们对热的本质的研究走上了一条弯路，“热质说”在物理学史上统治了一百多年虽然曾有一些科学家对这种错误理论产生过怀疑，但人们一直没 有办法解决热和功的关系的问题，是英国自学成才的物理学家詹姆斯 •普雷斯科特•焦耳为最终解决这一问题指出了道路。