????在130年前的今天,1889年10月11日(農(nóng)歷1889年9月17日),英國物理學(xué)家焦耳逝世。
焦耳生于1818年12月24日,是19世紀(jì)英國的物理學(xué)家。他從小沒有上過學(xué),年輕時就努力自學(xué)化學(xué)和物理,把時間全都花在學(xué)習(xí)和實驗上。后來,焦耳有機會結(jié)識了當(dāng)時的化學(xué)家道爾頓,于是他就拜道爾頓為師,虛心求教,收益很大。
在焦耳年輕的時候,電動機剛發(fā)明不久,焦耳想用實驗測定這新機器有多大效用,在經(jīng)濟上是否合算,這一思想導(dǎo)致了他后來的偉大發(fā)現(xiàn)。
焦耳一生的大部分時間是在實驗室中度過的。1840年,焦耳多次做過通電導(dǎo)體發(fā)熱的實驗。他把通電的電阻絲放入水中,確定了電流產(chǎn)生的熱量跟電流強度的平方成正比,跟導(dǎo)體的電阻成正比,跟通電的時間成正比的關(guān)系,這個規(guī)律就叫焦耳定律。
在這一發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上,焦耳繼續(xù)探討各種運動形式之間的能的數(shù)量和轉(zhuǎn)換的關(guān)系。1843年,焦耳宣布:自然界的能是不能毀滅的,那里消耗了機械能,總能得到相當(dāng)?shù)臒幔瑹嶂皇悄艿囊环N形式。這一宣布在當(dāng)時立刻引起轟動。因為它打破了統(tǒng)治多年的所謂熱質(zhì)說的機械唯物論觀念。
1847年,焦耳做了迄今仍被認為是最好的實驗:他在量熱器里裝了水,中間安上帶有葉片的轉(zhuǎn)軸,然后讓下降的重物帶動葉片旋轉(zhuǎn),由于葉片和水的摩擦,水和量熱器都變熱了。根據(jù)重物下落的高度,以及量熱器內(nèi)水的升高的溫度,就可以計算出熱功當(dāng)量的值來。
焦耳還用鯨魚油代替水來作實驗,測得了熱功當(dāng)量的平均值為428.9千克重米/千卡。接著又用水銀來代替水,不斷改進實驗方法,直到1878年,這時距他開始進行這一工作將近40年了,他已前后用各種方法進行了400多次的實驗。他在1849年用摩擦使水變熱的方法所得的結(jié)果跟1878年的是相同的,即為423.9千克重米/千卡。一個重要的物理常數(shù)的測定,能保持30年而不作較大的更正,這在物理學(xué)史上也是極為罕見的事。這個值當(dāng)時被大家公認為熱功當(dāng)量J的值,它比現(xiàn)在的J的公認值:427千克重米/千卡約小0.7%。在當(dāng)時的條件下,能做出這樣jīng確的實驗來,說明焦耳的實驗技能十分高超。
1847年在牛津召開的英國科學(xué)協(xié)會的會議上,焦耳再次宣傳自己的理論,這位不屈不撓的實驗家,面對懷疑和非難,堅定地聲稱各種形式的能可以定量地相互轉(zhuǎn)化。1852年,焦耳和開爾文合作,發(fā)現(xiàn)了著名的湯姆孫(即開爾文)—焦耳效應(yīng)。這是一個關(guān)于氣體受壓通過窄孔后膨脹降溫的效應(yīng),它為近代低溫工程提供了一種有效的降溫辦法。
直到1850年,來自不同途徑以不同方法獲得能量守恒和轉(zhuǎn)化定律的許多科學(xué)家都先后宣布了和焦耳相同的結(jié)論,焦耳所做的一切才得到了大家的公認。1850年焦耳成了英國皇家學(xué)會的會員。
焦耳于1889年10月11日逝世,后人為了紀(jì)念他,在國際單位制中,把功和能的單位定為“焦耳”。