今天我們講一位在熱學,熱力學和電學方面有着非常突出貢獻的人,他就是詹姆斯·普雷斯科特·焦耳,焦耳是英國的物理學家。英國皇家學會的會員。
由于焦耳在熱學,熱力學和電學方面的貢獻,英國皇家學會授予他最高的榮譽科普利獎章後來人們為了紀念焦耳就把能量的單位命名為焦耳。并用焦耳的姓氏的第一個字母來标記熱量的物理量,焦耳在研究熱的本質時,發現了熱與功之間的轉換關系,并且由此得到了能量守恒定律。
焦耳和開爾文合作過并且發展了溫度的絕對尺度焦耳還觀測過磁緻伸縮效應。他發現了導體電阻通過導體電流及其産生熱量之間的關系,這也是我們常說的焦耳定律。
焦耳在1818年出生于英格蘭北部的曼徹斯特近郊的沙弗特,焦耳的父親是一個富有的靓酒師,他們家在索爾福德的新貝利街這個街道與他家的啤酒廠十分的近。于是焦耳就在索爾德福附近的彭德爾伯裡的一個家庭學校裡學習。
焦耳因為從小就跟随他的父親參加靓酒。所以也沒有受過多少的正規教育。在焦耳青年的時候,在别人的介紹下焦耳認識了非常著名的化學家道爾頓。道爾頓給焦耳熱情的教導不僅教給焦耳數學,哲學和化學方面的知識。而且這是知識也為後來焦耳研究奠定了理論基礎。道爾頓教會了焦耳理論與實踐相結合的科研方法,這些都刺激到了焦耳對于化學和物理的興趣,并且也使得焦耳下定決心從事科學研究工作。
在1840年的時候,焦耳發布了他一生中最重要的論文。這篇論文被送到了英國皇家學會。在這篇論文中焦耳指出了電導體與所發出的熱量與電流強度,導體電阻和通電時間的關系。
在1834年的時候16歲的焦耳他都哥哥本傑明被送進了曼徹斯特文學與哲學學會。他們在道爾頓的門下學習。焦耳和他的哥哥跟随道爾頓學習了算術和幾何,後來道爾頓因為中風而退休了,後來焦耳又受到了戴維斯的指導,焦耳和的哥哥對電學十分的着迷。
在1883年的時候焦耳發表了一些實驗結果顯示他在1841年所定量化的熱效應是因為導體本身的發熱,而不是裝置和其他部分傳來的熱量。這個結論對當時的熱質說是一個非常直接的挑戰。熱質說認為能量既不能被創造也不能被銷毀。
自從拉瓦錫提出過後熱質說就一直在熱學領域起的主導性的理論。拉瓦錫的影響力再加上卡諾自在1824年所提出關于熱機的熱值理論在實踐中的成功。這使得不在學術界又不在工程界的焦耳十分的坎坷。
在1837年的時候焦耳裝成了用電池驅動的電磁機并且發表了關于這方面理論而被人們所關注了在1843年的時候焦耳設計了一個實驗。他将一個小的線圈繞在鐵芯上用電流測量感生電流他把線圈放在裝水的容器中,測量水溫來計算熱量。而這個電路是完全封閉的,沒有外接的電源供電,整個過程不存在熱質的轉移這個實驗完全的否定了熱值說。
在1844年的時候焦耳研究了空氣在膨脹和壓縮時的溫度變化。他在這方面取得了非常多的成就。通過對氣體分子運動速度與溫度的關系的研究,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-馬略特和呂薩克定律的基礎,并且解釋了氣體對器壁的壓力的實質。
在1847年的時候焦耳做了迄今為止是設計思想最巧妙的實驗。他在量熱器裡裝滿了水中間安上了帶有葉片的轉軸,然後讓下降的重物帶動葉片旋轉,由于葉片與水的摩擦,水和量熱器都變熱了。
在1875年的時候,英國科學協會委托焦耳求的更精确地測量熱功當量但是那時候焦耳的經濟狀況。十分不好,他隻能從朋友那裡得到一點生活的救濟金。在他55歲的時候,由于身體狀況惡化。研究工作的速度已經減慢了,在1878年的時候焦耳發表了最後一篇論文。
在1889年的時候焦耳在索福特逝世。
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