焦耳<%=id%>

物理学家
焦耳（Joule, James Prescott）
英国物理学家。1818年12月24日生于兰开夏郡索尔福德；1889年10月11日卒于柴郡塞尔。
焦耳是位富有酿造商的次子，因此他有毕生从事研究工作的经济条件。焦耳幼时身体不好，脊柱受过损伤；因此他有一心读书和研究，其它事情一概不闻不问的理由。他父亲也支持他，给他提供了一个家庭实验室。焦耳受过道尔顿*的指点，但他基本上靠自学，并象法拉第*一样，始终不通数学。
焦耳几乎是个测量迷，甚至在密月中还抽出时间设计了一个特殊的温度计，以在他们夫妇打算去游览的一处景色壮观的瀑布的顶部和底部测量水温。（他妻子死于1853年，结婚时间仅六年。）
在他青少年时代，焦耳就发表过有电动机的热测量的论文。
他的父亲在1833年因病退休，年青的焦耳则不得不出力经营他家的酿造厂。胆他继续科研工作。到1840年，他求出了决定电流所产生热量的公式（电流所产生的热量与电流强度的平方米和电路电阻的乘积成正比）。
他继而又花了十年时间，对他所能设想到的每一有热量产生的过程进行热测量：用桨叶搅动水与汞；让水流过小孔以摩擦生热；使气体膨胀和收缩。就连在他蜜月中进行的瀑布水温测量也是根据这一想法----即落水一旦受阻，其能量化成热，所以瀑布底部的水温应高于其顶部的水温----进行的。
在所有这些实验中，他都计算了输入功的量及由此产生的热量，从而发现，正如半个世纪前朗福德*所充分强调的那样，做的功和生产的热两者之间是密切相关的。一定量的功总是产生一定量的热。事实上，41，800，000尔格的功产生1卡的热量。这就叫做“热功当量”。
焦耳第一篇全面叙述他所进行的实验和结论的文章发表于1847年。在当时，他的这篇文章没有被大多数的科学家所接受。一个原因可能在于他是酿造商而不是院士。（焦耳从未当过教授，虽然有一次曾有人推荐过他，但未被接纳，又一个原因是他的脊柱损伤）；还有一个原因，可能在于他的结论的依据往往只是些细小的温度差（他使用的温度计可以读出华氏0·02°，最终还达到了华氏0·005°）。所以他的实验并不引人注目。
他的这一发现的论文，各种学术性刊物以及皇家学会都拒绝发表，因而他不得不采取而当众讲演的方式，在曼彻斯特介绍了自己的这一发现。只因他的兄弟是曼彻斯特一家报纸的音乐评论家，他的讲稿才勉强在这份报纸上反应科学集会上宣读了他的论文，他的报告也几乎无人垂听，只引起了一位23岁听众的注意。他名叫威廉·汤姆森，便是后来的开尔文*勋爵。他对焦耳的研究成果所作的平价十分精辟而合乎逻辑，引起了人们的兴趣，甚至激起了人们的热情，终使焦耳一举成名。后来，斯托克斯*也热情地支持焦耳的成果。1849年，在拉法第*亲自主持下，焦耳在皇家学会宣读了他的研究论文，他的成果终于获得完全承认。
焦耳并不是第一个测定热功当量的人。朗福德就曾尝试过，但求出的什太大。迈尔*在焦耳之前也求出个一较好的值，但是焦耳的却最精确（到他那时止），他有各种各样的精细实验数据作他的热功当量值的根据，他赢得了声誉。为了纪念他，将等于一千万个尔格的功的单位称作焦耳（4·18焦耳的功等于1卡热量）。
热功当量有确定引出了某种带有根本性的东西。自从牛顿*甚至伽利略*的时期以来，向上抛的物体的能量，并不随其运动速度的减慢而减小。诚然，这种运动在重力下拉作用下，其速度逐渐减小，但是随着物体失去动能，它获得了势能，而其势能最大。当它开始下落时，势能又重新变为动能；当它重抵地面时，它即具有原先将它向上抛掷出时的全部动能。
从理论上讲，势能和动能互相转换而无损耗，这便是“机械能守恒”。不过实际上并不是完全的守恒，一些能量由于空所阻力和磨擦被损耗掉了。
然而，如果承认热是一种能的形式，并进一步承认磨擦或空气阻力造成的机械能的损耗正好与获得的热收支相抵；又如果焦耳的观点清楚地表明，失去的其它形式的能总是精确地被获得的热所补偿，人们则会设想总能量该是不变的。
这就是能量守恒定律，它的内容是：能量既不能凭空创生，也不能真正消灭，只能由一种形式转化为另一种形式。这是科学史上最重要的概括之一。它在研究热和功的相互作用上（即二十年前卡诺*首创的热力学）是如此重要，以致常常被称为“热力学第一定律”。
自焦耳以后，又是一百二十多年过去了，该定律偶而也动摇过，尤其是在发现放射性时，以及深入研究电子放射性发射时。不过，通过爱因斯坦*和泡利*等人的研究，第一定律反而比以前确立得更牢了----至少迄今仍是如此。
虽然焦耳认识到能的守恒原理，在他以前迈尔也认识了这个原理，但是把它以明晰的语言概括并公诸于世的第一个人是亥姆霍兹*，普通的看法是亥姆霍兹应享有发现该定律的荣誉。
在十九世纪五十年代，焦耳继续同他的年青朋友汤姆林合作。两个人一起证明：气体自由膨胀时，其温度稍有下降。1852年证实的这种观察被称为焦耳—汤姆森效应，它可用来证明相邻的气体分子之间有微小的吸引力。正是由于气体膨胀时分子之间有微小的吸引力分开，造成各个分子失去能量，因而温度降低。到十九世纪末，这个效应在获得极低的温度方面成了一个很重要的依据。杜瓦*等人充分利用了这个效应。
1846年，焦耳还发现了铁条磁化时，其长度略有变化的磁缩现象。这个现象在当时似乎纯属学术性质，但在今天这种效应已用于产生超声波。
焦耳于1850年被选为皇家学会会员，1866年获科普利奖章，1872年和1887年任英国科学促进协会主席。他终生是个酿造商、一辈子没当过教授，这在科学界知识分子的民主环境中看来是无关紧要的。
焦耳晚年经济遭受挫折，但是维多利亚女王在1878年批准给他养老金。他虚怀若谷，平易近人，是一个虔诚的教徒。晚年，他对科学发明越来越多地应用于战争而痛心不已。

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