加到收藏夾添加相關(guān)資源生平簡(jiǎn)介科學(xué)成就軼聞趣事一、生平簡(jiǎn)介焦耳，J.P.（JamesJoule1818～1889）焦耳是日本化學(xué)學(xué)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(xué)釀酒，并借助空閑時(shí)間自學(xué)物理、物理。他很喜歡熱學(xué)和磁學(xué)，對(duì)實(shí)驗(yàn)非常感興趣。后來(lái)成為美國(guó)伯明翰的一位釀酒師和業(yè)余科學(xué)家。焦耳可以說(shuō)是一位靠自學(xué)成才的杰出的科學(xué)家。焦耳最早的工作是熱學(xué)和磁學(xué)方面的研究，后轉(zhuǎn)向?qū)徂D(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)研究。1866年因?yàn)樗陔妼W(xué)、電學(xué)和熱力學(xué)方面的貢獻(xiàn)，被授予法國(guó)皇家學(xué)會(huì)柯普萊金質(zhì)獎(jiǎng)狀。1872年—1887年焦耳任美國(guó)科學(xué)推動(dòng)商會(huì)主席。1889年10月11日焦耳在塞拉病逝。二、科學(xué)成就1.焦耳定理的發(fā)覺1840年12月，他在美國(guó)皇家學(xué)會(huì)上宣讀了關(guān)于電壓生熱的論文，提出電壓通過導(dǎo)體形成熱量的定理；因?yàn)椴痪莽?х.楞次也獨(dú)立地發(fā)覺了同樣的定理，而被稱為焦耳-楞次定理。2.熱功當(dāng)量的測(cè)定焦耳的主要貢獻(xiàn)是他鉆研并測(cè)定了熱和機(jī)械功之間的當(dāng)量關(guān)系。這方面研究工作的第一篇論文《關(guān)于電磁的熱效應(yīng)和熱的功值》，是1843年在法國(guó)《哲學(xué)刊物》第23卷第3輯上發(fā)表的。
隨后，他用不同材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)果發(fā)覺雖然所用的技巧、設(shè)備、材料各不相同，結(jié)果都相差不遠(yuǎn)；而且隨著實(shí)驗(yàn)精度的提升，趨近于一定的數(shù)值。最后他將多年的實(shí)驗(yàn)結(jié)果寫成論文發(fā)表在美國(guó)皇家學(xué)會(huì)《哲學(xué)學(xué)報(bào)》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(zhǎng)1公尺的機(jī)械功。他精益求精，直至1878年還有檢測(cè)結(jié)果的報(bào)告。他近40年的研究工作，為熱運(yùn)動(dòng)與其他運(yùn)動(dòng)的互相轉(zhuǎn)換，運(yùn)動(dòng)守恒等問題，提供了無(wú)可置疑的證據(jù)，焦耳因而成為能量守恒定理的發(fā)覺者之一。3.在熱力學(xué)方面的成就1852年焦耳和W.湯姆孫（即開爾文）發(fā)覺二氧化碳自由膨脹時(shí)氣溫升高的現(xiàn)象，被稱為焦耳-湯姆孫效應(yīng)。這效應(yīng)在高溫和二氧化碳液化方面有廣泛應(yīng)用。他對(duì)蒸氣機(jī)的發(fā)展作了不少有價(jià)值的工作，還第一次估算了有關(guān)二氧化碳分子的速率。三、趣聞趣事1.精確的檢測(cè)值在幾六年里不作整修正焦耳是一位主要靠自學(xué)成才的科學(xué)家，他對(duì)化學(xué)學(xué)作出重要貢獻(xiàn)的過程不是一帆風(fēng)順的。1843年8月，在考爾克的一次學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)上，焦耳作了題為《論磁電的熱效應(yīng)和熱的機(jī)械值》的報(bào)告。
他在報(bào)告中提出熱量與機(jī)械功之間存在著恒定的比列關(guān)系，并測(cè)得熱功當(dāng)量值為1卡路里熱量相當(dāng)于460千克米的機(jī)械功。這一推論受到當(dāng)時(shí)許多化學(xué)學(xué)家的反對(duì)。為了證明這個(gè)發(fā)覺是成功的，焦耳以極大的毅力，采用不同的方式，長(zhǎng)時(shí)間地反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。1843年底，焦耳通過磨擦作用測(cè)得熱功當(dāng)量是424.9千克米/卡路里1千克米=9.8焦耳。1844年通過對(duì)壓縮空氣做功和空氣濕度下降的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，測(cè)得熱功當(dāng)量是443.8千克米/卡路里。尤其在1847年，焦耳悉心地設(shè)計(jì)了一個(gè)知名的熱功當(dāng)量測(cè)定裝置，也就是用升高重物推動(dòng)葉槳旋轉(zhuǎn)的方式焦耳物理學(xué)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(cè)，之后取平均值，得到熱功當(dāng)量平均值是428.9千克米/卡路里。1849年6月21日，焦耳給美國(guó)紐約皇家學(xué)會(huì)報(bào)告了這個(gè)結(jié)果。從1849到1878年，焦耳反復(fù)作了四百多次實(shí)驗(yàn)，所得的熱功當(dāng)量值幾乎都是423.9千克米/卡路里，這和現(xiàn)今公認(rèn)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(shù)，在當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)得的熱功當(dāng)量值就能在幾六年時(shí)間里不作比較大的修正，這在數(shù)學(xué)學(xué)史上也是空前的。為啥威廉·湯姆孫贊揚(yáng)說(shuō)：“焦耳具有從觀察到的極細(xì)微的效應(yīng)中做出重大推論的膽識(shí)焦耳物理學(xué)家介紹，具有從實(shí)驗(yàn)中逼出精度來(lái)的高度方法，充分得到人們的賞識(shí)和崇敬。
”2.堅(jiān)持不懈必將獲得公認(rèn)1845年在劍橋舉行的德國(guó)科學(xué)商會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)上，焦耳又一次作了熱功當(dāng)量的研究報(bào)告，宣布熱是一種能量方式，各類方式的能量可以相互轉(zhuǎn)化。并且焦耳的觀點(diǎn)受到與會(huì)者的否定，美國(guó)紐約皇家學(xué)會(huì)拒絕發(fā)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(bào)紙不搭理，在進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的交涉以后，才有一家報(bào)紙勉強(qiáng)發(fā)表了此次演講。同年6月，在美國(guó)科學(xué)商會(huì)的牛津大會(huì)上，焦耳再一次提出熱功當(dāng)量的研究報(bào)告，宣傳自己的新思想。大會(huì)主席只允許他作簡(jiǎn)要的介紹。只是因?yàn)橥穼O在焦耳報(bào)告結(jié)束后作了即席發(fā)言，他的新思想才導(dǎo)致與會(huì)者的注重。直至1850年，焦耳的科學(xué)推論總算獲得了科學(xué)界的公認(rèn)。3.要科學(xué)，不要永動(dòng)機(jī)焦耳在探求科學(xué)真理的公路上，也走過彎路。他年青的時(shí)侯，正是“永動(dòng)機(jī)熱”席卷亞洲的時(shí)代，許多人躲進(jìn)了永動(dòng)機(jī)的迷宮，妄想制造出一種不消耗能量永遠(yuǎn)做功的機(jī)器。焦耳也是個(gè)“永動(dòng)機(jī)迷”，當(dāng)初狂熱地追求過永動(dòng)機(jī)，幾乎消磨了他全部的業(yè)余時(shí)間。他熬夜達(dá)旦地冥思苦索、設(shè)計(jì)方案、制作機(jī)件，而且沒有一個(gè)是成功的。失敗導(dǎo)致了焦耳的深思，為何乍一看設(shè)計(jì)上幾乎無(wú)懈可擊的機(jī)器，做下來(lái)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(xué)的殿堂，碰了壁也不回頭。他汲取教訓(xùn)，迷途知返，決然退出了幻想的迷宮，轉(zhuǎn)向腳塌實(shí)地的科學(xué)研究，探索隱藏在失敗背后的科學(xué)精髓。經(jīng)過刻苦實(shí)踐，他總算找到了熱功當(dāng)量，為構(gòu)建能量守恒定理做出了杰出的貢獻(xiàn)。這個(gè)定理好比一塊路標(biāo)，插在找尋永動(dòng)機(jī)的十字路口，警告迷途人：此路不通！聽說(shuō)焦耳還亮相說(shuō)法，語(yǔ)重心長(zhǎng)地勸告這些依然癡迷永動(dòng)機(jī)的人說(shuō)：“不要永動(dòng)機(jī)，要科學(xué)！”