高中物理文本素材Word版 热学科学家

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英国发明家、工程师。1736年1月19日生于英格兰格拉斯哥附近的格林诺克。其父是普通木工,也曾作过商人。瓦特童年时曾在文法学校读过书,但此后始终没有受到过正规系统的教育。18岁时到伦敦一家钟表店当学徒。由于勤奋刻苦,很快掌握了各种机器的制造技术。1756年瓦特被聘为格拉斯哥大学的机器制造和仪器修理工人。1761年他开始热心于蒸汽机的改进实验研究工作,终于取得重大成果。1785年瓦特成为皇家学会会员,1814年他被选为法国科学院院士,1819年8月25日逝世于伯明翰附近的希斯菲德,终年83岁。
瓦特是世界公认的蒸汽机发明家。他的创造精神、超人的才能和不懈的钻研为后人留下了宝贵的精神和物质财富。瓦特的发明是对近代科学和生产的巨大贡献。蒸汽机的使用具有划时代的意义,它导致了第一次工业技术革命的兴起。极大地推动了社会生产力的发展。自瓦特进入格拉斯哥大学工作后,他有机会接触到了早期的纽可门蒸汽机。纽可门机是一种笨重、低效、不实用的蒸汽机。瓦特决心对它进行改造。1763年瓦特对纽可门机的研究取得了重大突破,他总结出了提高蒸汽机热效率的关键环节,并且于1765年成功地发明了冷凝器。此后瓦特开始与工厂主罗巴克合作,专门从事蒸汽机的实验和生产。1769年他申请了关于制造蒸汽机的第一个专利。1775年罗巴克破产后,瓦特又与博耳顿合作在伯明翰开设了专门生产蒸汽机的公司。博耳顿、瓦特等人当时都参加了伯明翰科学团体“月社”,著名科学家普利斯特列、达尔文的祖父等人也是月社的成员。1781年瓦特又发明了蒸汽机的双动作,并发明了利用曲柄把直线运动变成转动的方法,同时取得了第二个专利。1782年瓦特又利用飞轮解决了转动的稳定性问题,取得了第三个专利。1784年他又获得第四个专利,同时建议蒸汽机可以应用于生产中。经过多年的不断改进,蒸汽机的效率大大提高,实用性大大加强,很快在工业生产中得到迅速推广应用,成为当时最先进的动力。蒸汽机的发明本来就具有渊源的历史。很早就有关于蒸汽动力的记载。公元前2世纪,亚利山大城的希罗(Hero)曾用蒸汽作动力开动机械玩具。达·芬奇也留下过用蒸汽开动大炮的图样。1601年意大利人波塔(BaPtioa
Della
Porta)曾提出过利用蒸汽冷凝抽水的设想。1615年德国人考司
(Solomon
de
CauS)设计出用蒸汽抽水的方法。1630年英国的大卫·拉姆齐(Darid
Ramseye)则实现了利用蒸汽从矿井中抽水,并申请到了专利许可证。17世纪70年代查理二世的御用机械师莫兰(Samuel
Moreland)设计了制水引擎。1698年达特默思的工程师萨弗里(Thomas
Saery)制造的蒸汽泵在矿区进行过实验。1648年帕斯卡提出大气压力的见解,格里凯证实了大气压力的存在,波义耳和胡克共同研究提出波义耳定律后,法国物理学家帕潘到了英国,成为波义耳的助手,发明了压力煮器。胡克认为压力煮器所需要的真空可以通过蒸汽冷凝获得,并且于1703年同纽可门共同研究过这个问题。纽可门是世界上最早的大规模地把热能转变成机械能蒸汽机的创制者。1712年起纽可门蒸汽机在英国开始应用,1720年开始传到外国。斯米顿对于纽可门蒸汽机则进行了系统的研究和使用情况调查,并进行了130余次实验,以创制自己的蒸汽机,但没有提出新的理论。瓦特总结了前人的经验,在研究纽可门蒸汽机的基础上发展了新的理论,制成了高效实用的新动力。他的一系列创造性的研究成果,为蒸汽机的发展奠定了丰富的理论和实践基础。瓦特的巨大成功,是与他虚心好学刻苦钻研的精神分不开的。由此,他获得了科学上的知名人士的有力帮助,找到了先进的理论基础。瓦特十分重视理论研究。他常同格拉斯哥大学教授布莱克讨论问题。布莱克所发现的潜热现象,对瓦特的工作帮助极大。瓦特又是理论与实践相结合的一个范例,他的重视理论又善于实践精神,是获得成功的根本原因。蒸汽机的发明应该说是一项伟大的国际性的创举,它是许多国家科学工作者们的共同研究成果,是一项真正造福人类的伟大发明,瓦特则是这一伟大创举的旗手。为了纪念瓦特的贡献,以他的名字命名了功率的单位,规定
1瓦特=1伏特*1安培,或
1瓦特=1焦耳/秒=1/735马力。开尔文是英国著名物理学家、发明家,原名W.汤姆孙。他是本世纪的最伟大的人物之一,是一个伟大的数学物理学家兼电学家。他被看作英帝国的第一位物理学家,同时受到世界其他国家的赞赏。他的一生获得了一切可能给予的荣誉。而他也无愧于这一切,这是他在漫长的一生中所作的实际努力而获得的。这些努力使他不仅有了名望和财富,而且赢得了广泛的声誉。
1824年6月26日开尔文生于爱尔兰的贝尔法斯特。他从小聪慧好学,10岁时就进格拉斯哥大学预科学习。17岁时,曾立志:“科学领路到哪里,就在哪里攀登不息”。1845年毕业于剑桥大学,在大学学习期间曾获兰格勒奖金第二名,史密斯奖金第一名。毕业后他赴巴黎跟随物理学家和化学家V.勒尼奥从事实验工作一年,1846年受聘为格拉斯哥大学自然哲学(物理学当时的别名)教授,任职达53年之久。由于装设第一条大西洋海底电缆有功,英政府于1866年封他为爵士,并于1892年晋升为开尔文勋爵,开尔文这个名字就是从此开始的。1890~1895年任伦敦皇家学会会长。1877年被选为法国科学院院士。1904年任格拉斯哥大学校长,直到1907年12月17日在苏格兰的内瑟霍尔逝世为止。
  开尔文研究范围广泛,在热学、电磁学、流体力学、光学、地球物理、数学、工程应用等方面都做出了贡献。他一生发表论文多达600余篇,取得70种发明专利,他在当时科学界享有极高的名望,受到英国本国和欧美各国科学家、科学团体的推崇。他在热学、电磁学及它们的工程应用方面的研究最为出色。
  开尔文是热力学的主要奠基人之一,在热力学的发展中作出了一系列的重大贡献。他根据盖-吕萨克、卡诺和克拉珀龙的理论于1848年创立了热力学温标。他指出:“这个温标的特点是它完全不依赖于任何特殊物质的物理性质。”这是现代科学上的标准温标。他是热力学第二定律的两个主要奠基人之一(另一个是克劳修斯),1851年他提出热力学第二定律:“不可能从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其他影响。”这是公认的热力学第二定律的标准说法。并且指出,如果此定律不成立,就必须承认可以有一种永动机,它借助于使海水或土壤冷却而无限制地得到机械功,即所谓的第二种永动机。他从热力学第二定律断言,能量耗散是普遍的趋势。1852年他与焦耳合作进一步研究气体的内能,对焦耳气体自由膨胀实验作了改进,进行气体膨胀的多孔塞实验,发现了焦耳-汤姆孙效应,即气体经多孔塞绝热膨胀后所引起的温度的变化现象。这一发现成为获得低温的主要方法之一,广泛地应用到低温技术中。1856年他从理论研究上预言了一种新的温差电效应,即当电流在温度不均匀的导体中流过时,导体除产生不可逆的焦耳热之外,还要吸收或放出一定的热量(称为汤姆孙热)。这一现象后叫汤姆孙效应。
在电学方面,汤姆孙以极高明的技巧研究过各种不同类型的问题,从静电学到瞬变电流。他揭示了傅里叶热传导理论和势理论之间的相似性,讨论了法拉第关于电作用传播的概念,分析了振荡电路及由此产生的交变电流。他的文章影响了麦克斯韦,后者向他请教,希望能和他研究同一课题,并给了他极高的赞誉。
  开尔文在电磁学理论和工程应用上研究成果卓著。1848年他发明了电像法,这是计算一定形状导体电荷分布所产生的静电场问题的有效方法。他深人研究了莱顿瓶的放电振荡特性,于1853年发表了《莱顿瓶的振荡放电》的论文,推算了振荡的频率,为电磁振荡理论研究作出了开拓性的贡献。他曾用数学方法对电磁场的性质作了有益的探讨,试图用数学公式把电力和磁力统一起来。1846年便成功地完成了电力、磁力和电流的“力的活动影像法”,这已经是电磁场理论的雏形了(如果再前进一步,就会深人到电磁波问题)。他曾在日记中写道:“假使我能把物体对于电磁和电流有关的状态重新作一番更特殊的考察,我肯定会超出我现在所知道的范围,不过那当然是以后的事了。”他的伟大之处,在于能把自己的全部研究成果,毫无保留地介绍给了麦克斯韦,并鼓励麦克斯韦建立电磁现象的统一理论,为麦克斯韦最后完成电磁场理论奠定了基础。
  他十分重视理论联系实际。1875年预言了城市将采用电力照明,1879年又提出了远距离输电的可能性。他的这些设想以后都得以实现。1881年他对电动机进行了改造,大大提高了电动机的实用价值。在电工仪器方面,他的主要贡献是建立电磁量的精确单位标准和设计各种精密的测量仪器。他发明了镜式电流计(大大提高了测量灵敏度)、双臂电桥、虹吸记录器(可自动记录电报信号)等等,大大促进了电测量仪器的发展。根据他的建议,1861年英国科学协会设立了一个电学标准委员会,为近代电学量的单位标准奠定了基础。在工程技术中,1855年他研究了电缆中信号传播情况,解决了长距离海底电缆通讯的一系列理论和技术问题。经过三次失败,历经两年的多方研究与试验,终于在1858年协助装设了第一条大西洋海底电缆,这是开尔文相当出名的一项工作。他善于把教学、科研、工业应用结合在一起,在教学上注意培养学生的实际工作能力。在格拉斯哥大学他组建了英国第一个为学生用的课外实验室。
汤姆孙还将物理学用到完全不同的领域。他研究过太阳热能的起源和地球的热平衡。他的方法可靠而有趣,但只由于他不知道太阳和地球上的能量来自核能,因而不可能得到正确的结论。他试图用落到太阳上的陨石或用引力收缩来解释太阳热能的起源。约在1854年,他估算太阳的"年龄"小于5×108年,而这只是我们现在知道的值的十分之一。
  从地球表面附近的温度梯度,汤姆孙试图推算出地球热的历史和年龄。他的估算仍然太低,仅为4×108年,而实际值约为5×109年。地质学家以地质现象的演变为理论根据,很快就发现他的估算是错误的。他们不能驳倒汤姆孙的数学,但他们肯定他的假定是错误的。同样,生物学家也发现汤姆孙给出的时间进程与最新的进化论的观念相悖。这一争论持续了多年,汤姆孙完全不理解别人的反对意见是正确的。最后,直到放射性和核反应的发现,才证明了汤姆孙假设的前提是完全错误的。
  流体力学特别是其中的涡旋理论成为汤姆孙最喜爱的学科之一,他受亥姆霍兹工作的启示,发现了一些有价值的定理。他航行的收获之一是在1876年发明了适用于铁船的特殊罗盘,这一发明后来为英国海军所采用,而且一直用到被现代回转罗盘代替为止。汤姆孙的企业生产了许多磁罗盘和水深探测仪,从中大为获利。
  基于他的实践经验和理论知识,汤姆孙感到迫切需要统一电学单位,公制的引入使法国革命向前跨了一大步,但是电学测量却产生了全新的问题。高斯和韦伯奠定了绝对单位制的理论基础,"绝对"意味着它们与特定的物质或标准无关,仅取决于普适的物理定律。在绝对单位制中如何确定刻度,如何选择合适的倍数因子使它能方便地应用于工业,如何劝说科技界共同接受这一单位制,所有这一切都是重要并且困难的任务。1861年英国科学协会任命一个委员会开始这项工作,汤姆孙是其中的一员。他们努力工作了许多年,一直到1881年,由汤姆孙和亥姆霍兹起主导作用的在巴黎召开的一次国际代表大会,和1893年,在芝加哥召开的另一次代表大会,才正式接受这一新的单位制,并采用伏特、安培、法拉和欧姆等作为电学单位,从此它们被普遍使用。然而,单位制的问题并未就此解决,后来的一些会议又改变了其中某些标准量的定义,它们的实际值也相应变动了,虽然这种变动是非常小的。
  开尔文一生谦虚勤奋,意志坚强,不怕失败,百折不挠。在对待困难问题上他讲:“我们都感到,对困难必须正视,不能回避;应当把它放在心里,希望能够解决它。无论如何,每个困难一定有解决的办法,虽然我们可能一生没有能找到。”他这种终生不懈地为科学事业奋斗的精神,永远为后人敬仰。1896年在格拉斯哥大学庆祝他50周年教授生涯大会上,他说:“有两个字最能代表我50年内在科学研究上的奋斗,就是‘失败’两字。”这足以说明他的谦虚品德。为了纪念他在科学上的功绩,国际计量大会把热力学温标(即绝对温标)称为开尔文(开氏)温标,热力学温度以开尔文为单位,是现在国际单位制中七个基本单位之一。
开尔文的一生是非常成功的,他可以算作世界上最伟大的科学家中的一位。他于1907年12月17日去世时,得到了几乎整个英国和全世界科学家的哀悼。他的遗体被安葬在威斯敏斯特教堂牛顿墓的旁边。
开尔文是英国著名物理学家、发明家,原名W.汤姆孙。他是本世纪的最伟大的人物之一,是一个伟大的数学物理学家兼电学家。他被看作英帝国的第一位物理学家,同时受到世界其他国家的赞赏。他的一生获得了一切可能给予的荣誉。而他也无愧于这一切,这是他在漫长的一生中所作的实际努力而获得的。这些努力使他不仅有了名望和财富,而且赢得了广泛的声誉。

1824年6月26日开尔文生于爱尔兰的贝尔法斯特。他从小聪慧好学,10岁时就进格拉斯哥大学预科学习。17岁时,曾立志:“科学领路到哪里,就在哪里攀登不息”。1845年毕业于剑桥大学,在大学学习期间曾获兰格勒奖金第二名,史密斯奖金第一名。毕业后他赴巴黎跟随物理学家和化学家V.勒尼奥从事实验工作一年,1846年受聘为格拉斯哥大学自然哲学(物理学当时的别名)教授,任职达53年之久。由于装设第一条大西洋海底电缆有功,英政府于1866年封他为爵士,并于1892年晋升为开尔文勋爵,开尔文这个名字就是从此开始的。1890~1895年任伦敦皇家学会会长。1877年被选为法国科学院院士。1904年任格拉斯哥大学校长,直到1907年12月17日在苏格兰的内瑟霍尔逝世为止。

  开尔文研究范围广泛,在热学、电磁学、流体力学、光学、地球物理、数学、工程应用等方面都做出了贡献。他一生发表论文多达600余篇,取得70种发明专利,他在当时科学界享有极高的名望,受到英国本国和欧美各国科学家、科学团体的推崇。他在热学、电磁学及它们的工程应用方面的研究最为出色。

  开尔文是热力学的主要奠基人之一,在热力学的发展中作出了一系列的重大贡献。他根据盖-吕萨克、卡诺和克拉珀龙的理论于1848年创立了热力学温标。他指出:“这个温标的特点是它完全不依赖于任何特殊物质的物理性质。”这是现代科学上的标准温标。他是热力学第二定律的两个主要奠基人之一(另一个是克劳修斯),1851年他提出热力学第二定律:“不可能从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其他影响。”这是公认的热力学第二定律的标准说法。并且指出,如果此定律不成立,就必须承认可以有一种永动机,它借助于使海水或土壤冷却而无限制地得到机械功,即所谓的第二种永动机。他从热力学第二定律断言,能量耗散是普遍的趋势。1852年他与焦耳合作进一步研究气体的内能,对焦耳气体自由膨胀实验作了改进,进行气体膨胀的多孔塞实验,发现了焦耳-汤姆孙效应,即气体经多孔塞绝热膨胀后所引起的温度的变化现象。这一发现成为获得低温的主要方法之一,广泛地应用到低温技术中。1856年他从理论研究上预言了一种新的温差电效应,即当电流在温度不均匀的导体中流过时,导体除产生不可逆的焦耳热之外,还要吸收或放出一定的热量(称为汤姆孙热)。这一现象后叫汤姆孙效应。

在电学方面,汤姆孙以极高明的技巧研究过各种不同类型的问题,从静电学到瞬变电流。他揭示了傅里叶热传导理论和势理论之间的相似性,讨论了法拉第关于电作用传播的概念,分析了振荡电路及由此产生的交变电流。他的文章影响了麦克斯韦,后者向他请教,希望能和他研究同一课题,并给了他极高的赞誉。

  开尔文在电磁学理论和工程应用上研究成果卓著。1848年他发明了电像法,这是计算一定形状导体电荷分布所产生的静电场问题的有效方法。他深人研究了莱顿瓶的放电振荡特性,于1853年发表了《莱顿瓶的振荡放电》的论文,推算了振荡的频率,为电磁振荡理论研究作出了开拓性的贡献。他曾用数学方法对电磁场的性质作了有益的探讨,试图用数学公式把电力和磁力统一起来。1846年便成功地完成了电力、磁力和电流的“力的活动影像法”,这已经是电磁场理论的雏形了(如果再前进一步,就会深人到电磁波问题)。他曾在日记中写道:“假使我能把物体对于电磁和电流有关的状态重新作一番更特殊的考察,我肯定会超出我现在所知道的范围,不过那当然是以后的事了。”他的伟大之处,在于能把自己的全部研究成果,毫无保留地介绍给了麦克斯韦,并鼓励麦克斯韦建立电磁现象的统一理论,为麦克斯韦最后完成电磁场理论奠定了基础。

  他十分重视理论联系实际。1875年预言了城市将采用电力照明,1879年又提出了远距离输电的可能性。他的这些设想以后都得以实现。1881年他对电动机进行了改造,大大提高了电动机的实用价值。在电工仪器方面,他的主要贡献是建立电磁量的精确单位标准和设计各种精密的测量仪器。他发明了镜式电流计(大大提高了测量灵敏度)、双臂电桥、虹吸记录器(可自动记录电报信号)等等,大大促进了电测量仪器的发展。根据他的建议,1861年英国科学协会设立了一个电学标准委员会,为近代电学量的单位标准奠定了基础。在工程技术中,1855年他研究了电缆中信号传播情况,解决了长距离海底电缆通讯的一系列理论和技术问题。经过三次失败,历经两年的多方研究与试验,终于在1858年协助装设了第一条大西洋海底电缆,这是开尔文相当出名的一项工作。他善于把教学、科研、工业应用结合在一起,在教学上注意培养学生的实际工作能力。在格拉斯哥大学他组建了英国第一个为学生用的课外实验室。

汤姆孙还将物理学用到完全不同的领域。他研究过太阳热能的起源和地球的热平衡。他的方法可靠而有趣,但只由于他不知道太阳和地球上的能量来自核能,因而不可能得到正确的结论。他试图用落到太阳上的陨石或用引力收缩来解释太阳热能的起源。约在1854年,他估算太阳的"年龄"小于5×108年,而这只是我们现在知道的值的十分之一。

  从地球表面附近的温度梯度,汤姆孙试图推算出地球热的历史和年龄。他的估算仍然太低,仅为4×108年,而实际值约为5×109年。地质学家以地质现象的演变为理论根据,很快就发现他的估算是错误的。他们不能驳倒汤姆孙的数学,但他们肯定他的假定是错误的。同样,生物学家也发现汤姆孙给出的时间进程与最新的进化论的观念相悖。这一争论持续了多年,汤姆孙完全不理解别人的反对意见是正确的。最后,直到放射性和核反应的发现,才证明了汤姆孙假设的前提是完全错误的。

  流体力学特别是其中的涡旋理论成为汤姆孙最喜爱的学科之一,他受亥姆霍兹工作的启示,发现了一些有价值的定理。他航行的收获之一是在1876年发明了适用于铁船的特殊罗盘,这一发明后来为英国海军所采用,而且一直用到被现代回转罗盘代替为止。汤姆孙的企业生产了许多磁罗盘和水深探测仪,从中大为获利。

  基于他的实践经验和理论知识,汤姆孙感到迫切需要统一电学单位,公制的引入使法国革命向前跨了一大步,但是电学测量却产生了全新的问题。高斯和韦伯奠定了绝对单位制的理论基础,"绝对"意味着它们与特定的物质或标准无关,仅取决于普适的物理定律。在绝对单位制中如何确定刻度,如何选择合适的倍数因子使它能方便地应用于工业,如何劝说科技界共同接受这一单位制,所有这一切都是重要并且困难的任务。1861年英国科学协会任命一个委员会开始这项工作,汤姆孙是其中的一员。他们努力工作了许多年,一直到1881年,由汤姆孙和亥姆霍兹起主导作用的在巴黎召开的一次国际代表大会,和1893年,在芝加哥召开的另一次代表大会,才正式接受这一新的单位制,并采用伏特、安培、法拉和欧姆等作为电学单位,从此它们被普遍使用。然而,单位制的问题并未就此解决,后来的一些会议又改变了其中某些标准量的定义,它们的实际值也相应变动了,虽然这种变动是非常小的。

  开尔文一生谦虚勤奋,意志坚强,不怕失败,百折不挠。在对待困难问题上他讲:“我们都感到,对困难必须正视,不能回避;应当把它放在心里,希望能够解决它。无论如何,每个困难一定有解决的办法,虽然我们可能一生没有能找到。”他这种终生不懈地为科学事业奋斗的精神,永远为后人敬仰。1896年在格拉斯哥大学庆祝他50周年教授生涯大会上,他说:“有两个字最能代表我50年内在科学研究上的奋斗,就是‘失败’两字。”这足以说明他的谦虚品德。为了纪念他在科学上的功绩,国际计量大会把热力学温标(即绝对温标)称为开尔文(开氏)温标,热力学温度以开尔文为单位,是现在国际单位制中七个基本单位之一。

开尔文的一生是非常成功的,他可以算作世界上最伟大的科学家中的一位。他于1907年12月17日去世时,得到了几乎整个英国和全世界科学家的哀悼。他的遗体被安葬在威斯敏斯特教堂牛顿墓的旁边。玻意耳(Robert
Boyle)英国化学家和自然哲学家。伦敦皇家学会创始人之一,由于研究气体性质而闻名,是近代化学元素理论的先驱。

玻意耳出生于爱尔兰的利斯莫尔。幼年就聪慧过人,有超人的记忆力和非凡的语言才能。当时他还经常参加一些著名科学家的聚会,去听他们就一些科学问题的讨论,但他主张“实验决定一切”。

1661年6月18日玻意耳公布了他的实验结果--“空气是可以压缩的”。而且这种可压缩性与加在气体上的压强成简单的反比关系。这就是人们所熟知的玻意耳定律,这个定律因为在14年后又为法国科学家马略特独立的发现,故用他们两个人的名字命名,称为玻意耳-马略特定律。

1657年当他听到葛利克所做的实验后,便着手设计他自己的抽气泵。在精明强干的助手R.胡克的帮助下,他成功地制造了抽气泵,得以进行了许多开拓性实验。由这种空气泵获得的真空一度被叫做玻意耳真空。1668年后他移居伦敦,埋头从事化学实验和研究,取得了一系列成就。他是第一位收集气体的化学家。此外,他在1662年发现:空气不但可以压缩,而且这种可压缩性按一简单的反比关系随压强而变化。如果将一定量的气体置于两倍压强之下,则气体的体积减少一半;如果压强增大到3倍,气体的体积就减少到三分之一。反之,如压力减小,气体则膨胀。这个反比关系被称为玻意耳定律。

他改进了盖利克发明的真空泵,利用它进行了一系列气体性质的开拓性实验。例如,他曾将真空泵放在屋顶,水管放在地面的大水罐内,发现当水银气压计指示29英寸时,水不可能被提升到33英尺以上。1660年他将实验结果汇编成册,出版了他的第一部著作《涉及空气弹性及其效果的新物理——力学实验》。他用实验论证了空气是有重量和弹性(当时玻意耳称之为弹力)的物质。论证了空气对于燃烧、呼吸和传声是必不可少的。论证了压强对水的沸点的影响,指出当使周围的空气稀薄时热水就能沸腾起来。论证了细管中液体的上升(即毛细现象)是和大气压力无关的,这与当时的观点截然相反。论证了真空中虹吸失效。还研究了空气的比重、折射率等等。这本书引起了耶稣教徒的诘难,认为其中有诈。玻意耳在助手R.汤利的协助下做了实验,通过实验不但证实了“空气的弹性有能力作出远远超过我们需要归之于它的事实”。

他最重要的化学著作是1661年发表的《怀疑的化学家》,此书标志着近代化学从炼金术中脱胎出来。从玻惫耳开始化学被看做是一门理论科学,它不再是经验记忆。因此,恩格斯说:“是玻意耳把化学确立为科学”。对旧的元素概念的清除,是玻意耳对近代化学的第二个贡献。他认为无论是亚里士多德的“土、气、火、水四元素”理论和帕拉采尔苏斯的医学化学家们的“盐、硫、汞三要素”学说,都不能看做是化学元素,只有那些由复合物分解后,得到的最终产物才能被看成为元素。他还差一点成为化学元素磷的发现者,1680年,他从尿中提取了磷。但是在此之前大约5~10年问,布兰德(Brand,H.1630~?,德国化学家〕先于玻意耳作出此项发现。究竟谁先发现了磷,发生了激烈争论,这主要是因为研究者对其发现保密所致。玻意耳坚决主张一切实验成果应该清楚而迅速地予以报道,以便让其他人重做、证实和受益。从那以后,这一主张就成为一条公认的科学原则。玻意耳运用实验主义的哲学来研究物质以及使其所能发生的变化,从这个意义上讲,玻意耳堪称化学之父。然而,这项改革并不彻底,直到一个世纪后的拉瓦锡才彻底完成。焦耳(J.P.Joule,1818.12─1889.10)──英国曼彻斯特一位酿酒世家的儿子,业余科学家。致力于热功当量的精确测定达40年之久,他用实验证明“功”和“热量”之间有确定的关系,为热力学第一定律(first
law
of
thermodynamics)的建立确定了牢固的实验基础。
英国物理学家。1818年12月24日生于曼彻斯特。他的父亲是一位酿酒商。焦耳小时未能上学读书,而是跟随父亲学习酿酒,后来他自己也成为酿酒商,他的科学研究活动则主要是业余进行的。焦耳虽然没有受过正规的学校教育,但他对自然科学的兴趣却十分浓厚。他利用一切空闲时间自学物理、化学和数学等,终于成为一位有成就的科学家。
焦耳青少年时期,正处于曼彻斯特学会的兴盛时期。著名科学家、曼彻斯特大学教授道尔顿是这个学会的重要成员。1835年,焦耳结识了道尔顿,受到他的热情帮助,这对焦耳的科学研究活动产生了重大影响。1840年起,22岁的焦耳便开始发表一系列的科学研究论文。他首先发表了四种测之热功当量的方法,发现了焦耳定律。1843年又写出了《水电解放热》一文,还发表了论述能是守恒的文章。1850年焦耳被选为英国皇家学会会员,后又成为法国科学院院士。1866年他获得了英国皇家学会柯普利金质奖章。1872年和1887年焦耳再次任英国科学促进协会主席。1889年10月11日逝世于塞拉,要年71岁。
焦耳被公认为发现能量守恒和转换定律的代表人物。他的一系列精密的实验,为能量守恒原理提供了可靠的根据。
焦耳深信“能”是不灭的,并可表现为各种不同的形式,同时他竭力从实验上证明确是如此。他系统地测量了可以转化为一定数量热的各种形式的能量。他还提出了热是各种物体中粒子运动的结果。他认为热与机械能是等价的。
焦耳首先研究了电流的热效应。1840年,他测量了电流通过电阻丝的发热情况,在《论伏打电生热》的论文中描述了焦耳效应,楞次也于1842年独立地发现了这一定律,故亦称焦耳一楞次定律。定律指出:“电流在一定时间内通过导体时所放出的热量,与导体电阻成正比,与通过导体的电流的平方成正比。
焦耳当初是信奉热质说的。1843年,他在作完另一实验后,彻底否定了热质说。这个实验是:通过一台发电机封在盛水器里,操作时所消耗的机械功,以水温的升高所产生的热量进行测量。水温的升高是机械能转变为电能,电能又转变为热的结果。这一实验用热质说是无法解释的。此后,焦耳还利用桨轮在水中的旋转搅动方法,直接进行机械能转变为热的实验。焦耳经过多年的反复实验,终于最后证实了热是能量的一种形式。同样,热的传递是能量的一种传递形式。
1843年,焦耳发表了产生单位热量所需功的量值(叫做热功当量),并使用了多种精确度逐步提高的方法来测定这个值,所得的428.9千克力·米/千卡与现在的427千克力·米/千卡十分接近。
焦耳的上述工作,事实上已经总结出了热力学第一定律,即能量守恒定律。为纪念焦耳的贡献,以他的名字命名了能量的单位,并有1焦耳=107尔格=瓦特·秒=1牛顿·米=1/9.8千克力·米。
焦耳的最初实验没有受到科学界的重视,1847年6月在牛津召开的英国科学促进协会大会上,焦耳宣讲了他的实验结果,但却受到冷遇。开尔文在会上听到焦耳的论述后,注意到了焦耳工作的重要意义,此后两人曾多次合作进行热力学方面的研究,并且成了莫逆之交。1848年,焦耳对气体分子的运动作了研究。他认为,热运动是平动,从而找到了气体分子热运动的主要形式,并于1851年发表了有关的论文。
焦耳对于气体运动的研究,取得了许多重要成果。他于1845年在研究气体内能时所发现的焦耳定律,特别具有重要意义。这一定律指出:“气体的内能仅仅是温度的函数,与体积无关。”1852年,焦耳和汤姆孙合作,发现当气体不作外功而膨胀时,气体的温度就下降,这就是所谓的焦耳——汤姆孙效应。。焦耳——汤姆孙效应在19世纪期间被用来建立大规模的制冷专业。
焦耳对热力学理论作出了杰出的贡献,被誉为现代热力学的始祖。萨迪.卡诺是法国青年工程师、热力学的创始人之一,是第一个把热和动力联系起来的人。
他出色地、创造性地用“理想实验”的思维方法,提出了最简单,但有重要理论意义的热机循环——卡诺循环,并假定该循环在准静态条件下是可逆的,与工质无关,创造了一部理想的热机(卡诺热机)。卡诺的目标是揭示热产生动力的真正的、独立的过程和普遍的规律。1824年卡诺提出了对热机设计具有普遍指导意义的卡诺定理,指出了提高热机效率的有效途径,揭示了热力学的不可逆性,被后人认为是热力学第二定律的先驱。

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