加到收藏夾添加相關資源生平簡介科學成就軼聞趣事一、生平簡介焦耳，J.P.（JamesJoule1818～1889）焦耳是日本化學學家。1818年12月24日生于索爾福。他母親是釀酒廠的廠主。焦耳從小體弱不能念書，在家跟母親學釀酒，并借助空閑時間自學物理、物理。他很喜歡熱學和磁學，對實驗非常感興趣。后來成為美國伯明翰的一位釀酒師和業余科學家。焦耳可以說是一位靠自學成才的杰出的科學家。焦耳最早的工作是熱學和磁學方面的研究，后轉向對功熱轉化的實驗研究。1866年因為他在電學、電學和熱力學方面的貢獻，被授予法國皇家學會柯普萊金質獎狀。1872年—1887年焦耳任美國科學推動商會主席。1889年10月11日焦耳在塞拉病逝。二、科學成就1.焦耳定理的發覺1840年12月，他在美國皇家學會上宣讀了關于電壓生熱的論文，提出電壓通過導體形成熱量的定理；因為不久Э.х.楞次也獨立地發覺了同樣的定理，而被稱為焦耳-楞次定理。2.熱功當量的測定焦耳的主要貢獻是他鉆研并測定了熱和機械功之間的當量關系。這方面研究工作的第一篇論文《關于電磁的熱效應和熱的功值》，是1843年在法國《哲學刊物》第23卷第3輯上發表的。
隨后，他用不同材料進行實驗，并不斷改進實驗設計，結果發覺雖然所用的技巧、設備、材料各不相同，結果都相差不遠；而且隨著實驗精度的提升，趨近于一定的數值。最后他將多年的實驗結果寫成論文發表在美國皇家學會《哲學學報》1850年第140卷上，其中闡述：第一，不論固體或液體，磨擦所形成的熱量，總是與所耗的力的大小成比列。第二，要形成使1磅水（在真空中稱量，其氣溫在50～60華氏度之間）降低1華氏度的熱量，須要耗損772磅重物增長1公尺的機械功。他精益求精，直至1878年還有檢測結果的報告。他近40年的研究工作，為熱運動與其他運動的互相轉換，運動守恒等問題，提供了無可置疑的證據，焦耳因而成為能量守恒定理的發覺者之一。3.在熱力學方面的成就1852年焦耳和W.湯姆孫（即開爾文）發覺二氧化碳自由膨脹時氣溫升高的現象，被稱為焦耳-湯姆孫效應。這效應在高溫和二氧化碳液化方面有廣泛應用。他對蒸氣機的發展作了不少有價值的工作，還第一次估算了有關二氧化碳分子的速率。三、趣聞趣事1.精確的檢測值在幾六年里不作整修正焦耳是一位主要靠自學成才的科學家，他對化學學作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恒定的比列關系，并測得熱功當量值為1卡路里熱量相當于460千克米的機械功。這一推論受到當時許多化學學家的反對。為了證明這個發覺是成功的，焦耳以極大的毅力，采用不同的方式，長時間地反復進行實驗。1843年底，焦耳通過磨擦作用測得熱功當量是424.9千克米/卡路里1千克米=9.8焦耳。1844年通過對壓縮空氣做功和空氣濕度下降的關系的實驗，測得熱功當量是443.8千克米/卡路里。尤其在1847年，焦耳悉心地設計了一個知名的熱功當量測定裝置，也就是用升高重物推動葉槳旋轉的方式焦耳物理學家介紹，攪拌水或其他液體形成熱量。焦耳用水和鯨油作攪拌液，分別檢測，之后取平均值，得到熱功當量平均值是428.9千克米/卡路里。1849年6月21日，焦耳給美國紐約皇家學會報告了這個結果。從1849到1878年，焦耳反復作了四百多次實驗，所得的熱功當量值幾乎都是423.9千克米/卡路里，這和現今公認值427千克米/卡路里相比，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，測得的熱功當量值就能在幾六年時間里不作比較大的修正，這在數學學史上也是空前的。為啥威廉·湯姆孫贊揚說：“焦耳具有從觀察到的極細微的效應中做出重大推論的膽識焦耳物理學家介紹，具有從實驗中逼出精度來的高度方法，充分得到人們的賞識和崇敬。
”2.堅持不懈必將獲得公認1845年在劍橋舉行的德國科學商會學術大會上，焦耳又一次作了熱功當量的研究報告，宣布熱是一種能量方式，各類方式的能量可以相互轉化。并且焦耳的觀點受到與會者的否定，美國紐約皇家學會拒絕發表他的論文。1847年4月，焦耳在都柏林作了一次淺顯演講，充分地闡明了能量守恒原理，而且地方報紙不搭理，在進行了長時間的交涉以后，才有一家報紙勉強發表了此次演講。同年6月，在美國科學商會的牛津大會上，焦耳再一次提出熱功當量的研究報告，宣傳自己的新思想。大會主席只允許他作簡要的介紹。只是因為威廉·湯姆孫在焦耳報告結束后作了即席發言，他的新思想才導致與會者的注重。直至1850年，焦耳的科學推論總算獲得了科學界的公認。3.要科學，不要永動機焦耳在探求科學真理的公路上，也走過彎路。他年青的時侯，正是“永動機熱”席卷亞洲的時代，許多人躲進了永動機的迷宮，妄想制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”，當初狂熱地追求過永動機，幾乎消磨了他全部的業余時間。他熬夜達旦地冥思苦索、設計方案、制作機件，而且沒有一個是成功的。失敗導致了焦耳的深思，為何乍一看設計上幾乎無懈可擊的機器，做下來卻總是一堆廢物？焦耳沒有象有些人那樣，明明步入了迷宮，還以為走入了科學的殿堂，碰了壁也不回頭。他汲取教訓，迷途知返，決然退出了幻想的迷宮，轉向腳塌實地的科學研究，探索隱藏在失敗背后的科學精髓。經過刻苦實踐，他總算找到了熱功當量，為構建能量守恒定理做出了杰出的貢獻。這個定理好比一塊路標，插在找尋永動機的十字路口，警告迷途人：此路不通！聽說焦耳還亮相說法，語重心長地勸告這些依然癡迷永動機的人說：“不要永動機，要科學！”