詹姆斯·普雷斯科特·焦耳(James Prescott Joule，1818年12月24日-1889年10月11日)，出生于曼徹斯特近郊的沙弗特，英國皇家學會會員，英國物理學家。

由于他在熱學、熱力學和電方面的貢獻，皇家學會授予他最高榮譽的科普利獎章(Copley Medal)。後人為了紀念他，把能量或功的單位命名為"焦耳"，簡稱"焦";并用焦耳姓氏的第一個字母"J"來标記熱量以及"功"的物理量。焦耳在研究熱的本質時，發現了熱和功之間的轉換關系，并由此得到了能量守恒定律，最終發展出熱力學第一定律。國際單位制導出單位中，能量的單位--焦耳，就是以他的名字命名。他和開爾文合作發展了溫度的絕對尺度。他還觀測過磁緻伸縮效應，發現了導體電阻、通過導體電流及其産生熱能之間的關系，也就是常稱的焦耳定律。

生平事迹

詹姆斯·普雷斯科特·焦耳出生于曼徹斯特近郊的索爾福德。焦耳在研究熱的本質時，發現了熱和功之間的轉換關系，并由此得到了能量守恒定律，最終發展出熱力學第一定律。國際單位制導出單位中，能量的單位--焦耳，就是以他的名字命名。他和開爾文合作發展了溫度的絕對尺度。他還觀測過磁緻伸縮效應，發現了導體電阻、通過導體電流及其産生熱能之間的關系，也就是常稱的焦耳定律。

主要成就

焦耳定律的發現

1840年12月，他在英國皇家學會上宣讀了關于電流生熱的論文，提出電流通過導體産生熱量的定律;由于不久 э . х . 楞次 也獨立地發現了同樣的定律，而被稱為焦耳-楞次定律。用公式表示如下:Q=I^2*Rt(J)I=通過導體的電流，單位:A;R=導體的有效電阻，單位:Ω;t=通電時間，單位:s。

熱功當量的測定

焦耳的主要貢獻是他鑽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年在英國《哲學雜志》第23卷第3輯上發表的。此後，他用不同材料進行實驗，并不斷改進實驗設計，結果發現盡管所用的方法、設備、材料各不相同，結果都相差不遠;并且随着實驗精度的提高，趨近于一定的數值。最後他将多年的實驗結果寫成論文發表在英國皇家學會《哲學學報》1850年第140卷上，其中闡明:第一，不論固體或液體，摩擦所産生的熱量，總是與所耗的力的大小成比例。第二，要産生使1磅水(在真空中稱量，其溫度在50~60華氏度之間)增加1華氏度的熱量，需要耗用772磅重物下降1英尺的機械功。他精益求精，直到1878年還有測量結果的報告。他近40年的研究工作，為熱運動與其他運動的相互轉換，運動守恒等問題，提供了無可置疑的證據，焦耳因此成為能量守恒定律的發現者之一。

焦耳-湯姆孫效應

1852年焦耳和w. 湯姆孫(即開爾文)發現氣體自由膨脹時溫度下降的現象，被稱為焦耳-湯姆孫效應。這效應在低溫和氣體液化方面有廣泛應用。他對蒸汽機的發展作了不少有價值的工作。

理論成就

理論的接納

最初對焦耳的工作的一些反對是因為他的工作依賴于極端精确的測量。他聲稱可以将溫度的測量精确到⁄200℉(3mK)以内。這個精度在當時的實驗物理領域是很不尋常的。不過焦耳的懷疑者可能忘了焦耳在釀酒方面的經曆。 而且他還得到測量儀器制作家約翰·本傑明·丹瑟(英語:John Benjamin Dancer)的大力支持。

德國的赫爾曼·亥姆霍茲卻開始熟悉焦耳的工作以及尤利烏斯·羅伯特·馮·邁爾在1842的類似研究。雖然這兩人在各自發表了自己的工作後都被一直忽視，但亥姆霍茲在1847年結論性的宣布能量守恒定律時承認了他倆的貢獻。

此外在1847年英國協會于牛津的會議上，焦耳也做了一個報告，當時的聽衆中有喬治·斯托克斯、邁克爾·法拉第以及超前且獨立特行的威廉·湯姆森，也就是後來的開爾文男爵。開爾文當時已經被聘為格拉斯哥大學的自然哲學教授。斯托克斯是"傾向成為一個焦耳(inclined to be a Joulite)"，法拉第雖然心存懷疑但還是"被焦耳的理論所震驚(much struck with it)"。開爾文被迷住了但還是有所懷疑。

對首發的争論

這一年的晚些時候，開爾文與焦耳又在霞慕尼不期而遇。焦耳當時剛和阿米莉娅·葛萊姆絲(Amelia Grimes)在8月18日結婚後來到此地度蜜月。盡管焦耳還在婚禮的熱情中，他還是和開爾文安排了幾日後去測量色朗契斯(英語:Sallanches)瀑布頂部和底部的溫度差。焦耳認為瀑布沖下時的能量改變，會稍微增加水的熱量與溫度。但是在大自然下，還有許多其他的因素會影響水溫，所以他們沒有收獲。

雖然開爾文覺得焦耳的結果需要理論的解釋，但他還後退并為卡諾-克拉佩龍學派辯護。當開爾文在1848年報導絕對溫度時，他寫到，"熱量(或者卡路裡)轉化為機械能的效應不太可能且肯定無法證實。" 但是在他的一個腳注裡暗示了他的最初的對熱質說的懷疑，他參考了焦耳的"非常讓人印象深刻的發現"。當焦耳讀到開爾文的一篇文章後寫信給他，聲稱自己的實驗已經顯示了熱量向功的轉化，但還是在準備做更進一步的實驗。讓人吃驚的是，開爾文沒有回寄給焦耳他自己文章的拷貝。開爾文在回信中提到，他正在準備自己的實驗，并且希望能調和兩人的觀點。雖然卡爾文在之後的兩年裡并沒有進行新的實驗，但他越來越不滿卡諾的理論，轉而相信焦耳的觀點。在1851的文章裡，開爾文願意做一個折中，承認"整個熱的動能理論是基于……兩個……前提，分别是焦耳和卡諾-克拉佩龍的理論(the whole theory of the motive power of heat is founded on ... two ... propositions, due respectively to Joule, and to Carnot and Clausius)"。當焦耳一讀到這篇文章，他馬上寫信給開爾文談了他的評論和問題。随後倆人開始通過大量的通信開始了富有成果的合作。焦耳進行實驗，開爾文分析實驗結果并建議進一步的實驗。這個合作從1852年持續到1856年，他們的成果中包括有焦耳-湯姆孫效應。關于這個成果的發表論文使得焦耳的研究和分子運動論被廣為接受。

分子運動論

動力學是有關運動的科學。焦耳是道爾頓的學生，所以不奇怪他深深信任原子理論，而盡管同時代的許多科學家還在懷疑該理論。他也是少數能夠接受當時還在被忽視的約翰·赫帕斯的氣體的動力學理論的人之一。他後來深深的被彼得·愛華德(英語:Peter Ewart)在1813年的一篇文章"論動力的測量(On the measure of moving force)"所影響。

焦耳察覺到了他的發現和熱動力學理論之間的關系。他的實驗筆記表明，他相信熱是旋轉運動而不是平移運動的一種形式。

焦耳無法抗拒在弗蘭西斯·培根、艾薩克·牛頓爵士、約翰·洛克、倫福德伯爵和漢弗裡·戴維爵士等前人那找到自己觀點的前例。雖然這些觀點都是有道理的，但焦耳還是根據倫福德發表的文章估計出一個熱功當量值，1034ft·lbf/Btu。一些現代作者已經從根本上批判了這個方法，認為倫福德的實驗無法代表着系統的定量測量。在焦耳的一篇個人筆記中，他斷言邁爾的測量并不比倫福德的更精确，可能希望邁爾沒有參加過他自己的工作。焦耳對解釋綠閃光現象也有所貢獻，他在1869年給曼徹斯特文學與哲學學會的一封信中提到這個現象。

榮譽成就

1850年焦耳當選為英國皇家學會會員。1866年由于他在熱學、熱力學和電方面的貢獻，皇家學會授予他最高榮譽的科普利獎章(Copley Medal)。後人為了紀念他，把能量或功的單位命名為"焦耳"，簡稱"焦";并用焦耳姓氏的第一個字母"J"來标記熱量。

1889年10月11日，焦耳在塞爾的家中逝世， 被埋葬在該市的布魯克蘭(英語:Brooklands, Trafford)公墓。在他的墓碑上刻有數字"772.55"，這是他在1878年的關鍵測量中得到的熱功當量值。墓碑上還刻有約翰福音的一段話，"趁着白日，我們必須做那差我來者的工;黑夜将到，就沒有人能做工了。(9:4)"位于索爾的威瑟斯本酒館改為以他的名字命名。

科學精神影響

無論是在實驗方面，還是在理論上，焦耳都是從分子動力學的立場出發，進行深入研究的先驅者之一。在從事這些研究的同時，焦耳并沒有間斷對熱功當量的測量。

在去世前兩年，焦耳對他的弟弟的說，"我一生隻做了兩三件事，沒有什麼值得炫耀的。"相信對于大多數物理學家，他們隻要能夠做到這些小事中的一件也就會很滿意了。焦耳的謙虛是非常真誠的。很可能，如果他知道了在威斯敏斯特教堂為他建造了紀念碑，并以他的名字命名能量單位，他将會感到驚奇，雖然後人決不會感到驚奇。

十八世紀，人們對熱的本質的研究走上了一條彎路，"熱質說"在物理學史上統治了一百多年。雖然曾有一些科學家對這種錯誤理論産生過懷疑，但人們一直沒有辦法解決熱和功的關系的問題，是英國自學成才的物理學家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳為最終解決這一問題指出了道路。

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