2008新沪粤版《第十三章 机械功与机械能》课程资源

1.焦耳
十八世纪，人们对热的本质的研究走了一条弯路，人们一直没有办法解决热和功的关系的问题，是英国自学成才的物理学家詹姆斯•普雷斯科特•焦耳为最终解决这一问题指明了道路。
焦耳1818年12月24日生于英国，他自幼跟随父亲参加酿酒劳动，没有受过正规的教育。青年时期，在别人的介绍下，焦耳认识了著名的化学家道尔顿，向他虚心学习了数学、哲学和化学，这些知识为焦耳后来的研究奠定了理论基础，而且道尔顿激发了焦耳对化学和物理的兴趣。
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；由于不久楞次也独立地发现了同样的定律，这个定律被称为焦耳-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是1843年发表的。此后，他用不同材料进行实验，并不断改进实验设计，后来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。
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。
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