《焦耳的故事》由会员分享,可在线阅读,更多相关《焦耳的故事(2页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、焦耳的故事焦耳(18181889)是英国人,1818年12月24日出生在曼彻斯特市一家啤酒厂主的家庭里,从小就跟着爸爸酿酒,没有进过学校。然而焦耳天资聪明,喜欢读书,常常一边劳动一边认字,自学到不少知识。后来,他幸运地认识了著名化学家道尔顿教授,便常常到他那里请教。从此,焦耳对自然科学,特别是实验科学产生了浓厚的兴趣。有一次,焦耳与哥哥一块找来一匹跛马,把电流通到马身上,马受到刺激便狂跳起来。焦耳记下电流的大小和马的狂跳程度,说这是用马来观察电击实验。还有一次,焦耳用火药枪发出的巨响做回声实验。为使响声更大些,他向枪膛中装了三倍的火药,结果枪口喷出的火焰把焦耳的眉毛都烧光了。24岁时,焦耳开始
2、对通电导体放热的问题进行深入的研究。他把父亲的一间房子改成实验室,一有空便钻到实验室里忙个不停。焦耳首先把电阻丝盘绕在玻璃管上,做成一个电热器。然后把电热器放入一个玻璃瓶中,瓶中装有已知质量的水。给电热器通电并开始计时,用鸟羽毛轻轻搅动水,使水温度均匀。从插在水中的温度计,可随时观察到水温的变化。同时用电流计测出电流的大小。焦耳把这种实验做了一次又一次,大量数据使焦耳发现:电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电的时间成正比。焦耳把这一实验规律写成论文关于金属导体和电池在电解时放出的热,并于1841年发表在英国哲学杂志上。然而,论文并没有引起学术界的重视。因为在一
3、些学者们看来,电与热的关系不能那么简单,况且焦耳只是一个酿酒师,又没有大学文凭。一年后,俄国彼德堡科学院院士楞次也做了电与热的实验,并得到与焦耳完全一致的结果。焦耳的论文才得到重视,后来人们把这个定律叫做焦耳定律。外界的冷落与赞美都没有影响焦耳对真理的追求,他仍继续着自己的实验工作。在完成电流热效应的研究之后,焦耳又进行了功与热量的转化实验。焦耳认为,自然界的能量是不能消灭的,消耗了机械能,总能得到相应的热能。因此,做功和传递热量之间一定存在着确定的数量关系。那么1卡的热量相当于多少焦耳的功呢?(今天,人们把这一换算关系叫做热功当量。)焦耳想用实验找到这一关系。为此,他精心设计了量热器,用不同
4、方法进行实验探索。从1843年起在近40年当中,焦耳做了400多次实验,终于得出了比较精确的热功当量值1卡415焦耳。这一数值与今天公认的热功当量值1卡418焦耳比较起来虽然小了些,但在当时的实验条件下却是件了不起的事。焦耳的热功当量值曾保持了30年没有变化,这在物理学史上是极为罕见的。焦耳准确地测定热功当量,以无可辩驳的事实进一步证明了能的转化和守恒定律是客观真理。这一定律的确定,在理论上,不仅对自然科学的发展提供了一个坚实的理论基础,而且也为建立辩证唯物主义提供了有力的科学依据。在实践上,它给制造“永动机”的幻想做了“不能实现”的最后判决。总之,它使我们在扑朔迷离、千姿百态的物理现象中,不再无所适从,为人类认识自然、改造自然提供了强有力的武器。为了纪念这位物理学家的伟大业绩,物理学将功的单位命名为焦耳。物理世界第二期