詹姆斯·普雷斯科特·焦耳的简介和主要成就及影响(詹姆斯·普雷斯科特·焦耳的简介和主要成就及影响)

詹姆斯·普雷斯科特·焦耳的简介和主要成就及影响，詹姆斯普雷斯科特焦耳（James Prescott Joule，1818年12月24日1889年10月11日），出生于曼彻斯特近郊的沙弗特，英国物理学家，英国皇家学会会员。由于焦耳在热学、热力学和电方面的贡献，皇家学会授予他较高荣誉的科普利奖章（Copley Medal）。后人为了纪念他，把能量或功的单位命名为焦耳，简称焦；并用焦耳姓氏的第一个字母J来标记热量以及功的物理量。

焦耳在研究热的本质时，发现了热和功之间的转换关系，并由此得到了能量守恒定律，最终发展出热力学第一定律。国际单位制导出单位中，能量的单位焦耳，就是以他的名字命名。他和开尔文合作发展了温度的绝对尺度。他还观测过磁致伸缩效应，发现了导体电阻、通过导体电流及其产生热能之间的关系，也就是常称的焦耳定律。

焦耳定律的发现

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.х.楞次也独立地发现了同样的定律，而被称为焦耳-楞次定律。

用公式表示如下:Q=I^2*Rt(J)

I=通过导体的电流，单位：A；

R=导体的有效电阻，单位：；

t=通电时间，单位：s.

热功当量的测定

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。此后，他用不同材料进行实验，并不断改进实验设计，结果发现尽管所用的方法、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。之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。

焦耳-汤姆孙效应

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。

无论是在实验方面，还是在理论上，焦耳都是从分子动力学的立场出发，进行深入研究的先驱者之一。在从事这些研究的同时，焦耳并没有间断对热功当量的测量。在去世前两年，焦耳对他的弟弟的说，我一生只做了两三件事，没有什么值得炫耀的。相信对于大多数物理学家，他们只要能够做到这些小事中的一件也就会很满意了。焦耳的谦虚是非常真诚的。很可能，如果他知道了在威斯敏斯特教堂为他建造了纪念碑，并以他的名字命名能量单位，他将会感到惊奇，虽然后人决不会感到惊奇。

十八世纪，人们对热的本质的研究走上了一条弯路：热质说在物理学史上统治了一百多年。虽然曾有一些科学家对这种错误理论产生过怀疑，但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出了道路。

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