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J.P.焦耳 James Prescott Joule (1818~1889)

  英国物理学家。1818年12月24日生于曼彻斯特附近的索尔福德的一个啤酒厂厂主家庭,1889年10月11日在塞尔逝世。

  焦耳年青时曾向英国化学家J.道耳顿学习,并在他的鼓励下决心从事科学研究工作。开始,他研究电学和磁学方面的问题,1837年发表了关于这方面的论文而引起人们的注意。1840年12月,他在英国皇家学会上宣读了关于电流生热的论文,提出电流通过导体产生热量的定律;由于不久Э.Χ.楞次也独立地发现了同样的定律,而被称为焦耳-楞次定律。

  焦耳的主要贡献是他钻研并测定了热和机械功之间的当量关系。这方面研究工作的第一篇论文《关于电磁的热效应和热的功值》,是1843年在英国《哲学杂志》第 23卷第3辑上发表的。他用磁电机发出的电流通入导体以产生热量,比较在通路时转动磁电机所作的功,和在断路时所作的功之差,与所得的热量来决定热功当量的数值。后改变测量的方法,将压缩某定量空气所需要的功与压缩时产生的热量作比较。又根据水通过细管运动放出的热量来确定热功当量。不久,改用转动水轮推动流体摩擦测定热功当量的新方法。不仅用水作实验,还用鲸脑油进行实验。尽管所用的方法、设备、材料各不相同,结果都相差不远;并且随着实验精度的提高,趋近于一定的数值。最后他将多年的实验结果写成论文发表在英国皇家学会《哲学学报》1850年第140卷上,其中阐明:第一,不论固体或液体,摩擦所产生的热量,总是与所耗的力的大小成比例。第二,要产生使1磅水(在真空中称量,其温度在50~60华氏度之间)增加1华氏度的热量,需要耗用772磅重物下降1英尺的机械功。他精益求精,直到1878年还有测量结果的报告。他近40年的研究工作,为热运动与其他运动的相互转换,运动守恒等问题,提供了无可置疑的证据,焦耳因此成为能量守恒定律的发现者之一(见焦耳热功当量实验)。

  1852年焦耳和W.汤姆孙(即开尔文)发现气体自由膨胀时温度下降的现象,被称为焦耳-汤姆孙效应。这效应在低温和气体液化方面有广泛应用。他对蒸汽机的发展作了不少有价值的工作,还第一次计算了有关气体分子的速度。

  1850年,焦耳被选为英国皇家学会会员。人们为了纪念他对科学发展的功绩,将能量或功的实用单位命名为“焦耳”,现行国际单位制(SI)仍沿用。

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