歷史上的今天——1889年10月11日，英國物理學家焦耳在索福特逝世

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1818

年

月

日詹姆斯·普雷斯科特·焦耳出生於英格蘭北部曼徹斯特近郊的索芙特，他們家在索爾福德的新貝利街，與他家的啤酒廠毗鄰。他的父親是本傑明·焦耳（

1784-1858

），一個富有的釀酒師。焦耳在年幼時因為身體健康原因一直在索爾福德附近彭德爾伯里的一個家庭學校里就學。焦耳自幼跟隨父親參加釀酒勞動，沒有受過正規的教育。青年時期，在別人的介紹下，焦耳認識了著名的化學家道爾頓。道爾頓給予了焦耳熱情的教導，教給了他數學、哲學和化學方面的知識，這些知識為焦耳後來的研究奠定了理論基礎。而且道爾頓教會了焦耳理論與實踐相結合的科研方法，激發了焦耳對化學和物理的興趣，並在他的鼓勵下決心從事科學研究工作。

1834

年，

歲的焦耳和他的哥哥本傑明被送到曼徹斯特文學與哲學學會的道爾頓的門下學習。

焦耳兄弟倆跟隨道爾頓學習了兩年算術和幾何。後來道爾頓因中風而退休。但是跟隨道爾頓的這段經歷影響了焦耳的一生。焦耳兄弟倆對電學非常著迷，曾經實驗過相互電擊，還拿家裡的僕人們做過實驗。焦耳在受道爾頓指導期間，於

年進入曼徹斯特大學就讀。畢業後開始參加經營自家的啤酒廠，直到

年賣出啤酒廠，他在經營上都一直很活躍。

科學開始只是焦耳的一個愛好，直到後來他開始研究用新發明的電動機來替換啤酒廠的蒸汽機的可行性。

1837

年，焦耳裝成了用電池驅動的電磁機，並發表了關於這方面的論文而引起人們的注意。

1838

年，他的第一篇關於電學的科學論文被發表在《電學年鑒》上。這份學術期刊是由戴維斯的同事威廉·斯特金創辦和主持的。

1840

年，焦耳把環形線圈放入裝水的試管內，測量不同電流強度和電阻時的水溫。

年，

歲的焦耳第一篇重要的論文於被送到英國皇家學會，當中指出電導體所發出的熱量與電流強度、導體電阻和通電時間的關係，即焦耳定律。由於不久之後，俄國物理學家楞次也獨立發現了同樣的定律，該定律也稱為焦耳

楞次定律。焦耳提出能量守恆與轉化定律：能量既不會憑空消失，也不會憑空產生，它只能從一種形式轉化成另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而能的總量保持不變，奠定了熱力學第一定律（能量不滅原理）之基礎。焦耳在英國皇家學會上宣讀了關於電流生熱的論文，提出電流通過導體產生熱量的定律。他本來準備讓皇家學會大吃一驚的，可後來發現自己被僅僅當作鄉下的業餘愛好者。當斯特金在

年搬到曼徹斯特後，他和焦耳成為了這個城市知識分子的核心。他倆同感，科學和神學應該並且可能整合在一起，焦耳開始在斯特金的皇家維多利亞實踐科學講座上開辦講座。

1843

年

月

日在英國學術會上，焦耳報告了他的論文《論電磁的熱效應和熱的機械值》，他在報告中說

1

千卡的熱量相當於

千克米的功。他的報告沒有得到支持和強烈的反響，這時他意識到自己還需要進行更精確的實驗。

1844

年，焦耳研究了空氣在膨脹和壓縮時的溫度變化，他在這方面取得了許多成就。通過對氣體分子運動速度與溫度的關係的研究，焦耳計算出了氣體分子的熱運動速度值，從理論上奠定了波義耳

馬略特和蓋

呂薩克定律的基礎，並解釋了氣體對器壁壓力的實質。

1847

年，焦耳做了迄今認為是設計思想最巧妙的實驗：他在量熱器里裝了水，中間安上帶有葉片的轉軸，然後讓下降重物帶動葉片旋轉，由於葉片和水的磨擦，水和量熱器都變熱了。

1852

年，他們發現當自由擴散氣體從高壓容器進入低壓容器時，大多數氣體和空氣的溫度都要下降。這一現象後來被稱為焦耳

湯姆遜效應。這個效應在低溫和氣體液化方面有廣泛的應用。焦耳對蒸汽機的發展也做出了不少有價值的工作。

1850

年，焦耳憑藉他在物理學上作出的重要貢獻成為英國皇家學會會員，當時他三十二歲，兩年後他接受了皇家勳章。許多外國科學院也給予他很高的榮譽。雖然焦耳不停地進行著他的實驗測量工作，遺憾的是，他的科學創造性，特別是在物理概念方面的創造性，過早地就減少了。

1875

年，英國科學協會委託他更精確地測量熱功當量。他得到的結果是

，非常接近

卡

焦耳。

年，焦耳的經濟狀況大不如前。這位曾經富有過但卻沒有一定職位的人發現自己在經濟上處於困境，幸而他的朋友幫他弄到一筆每年

英鎊的養老金，使他得以維持中等但舒適的生活。五十五歲時，他的健康狀況惡化，研究工作減慢了。

年，當焦耳六十歲時，他發表了最後一篇論文。

在去世前兩年，焦耳對他的弟弟的說，「我一生只做了兩三件事，沒有什麼值得炫耀的。」相信對於大多數物理學家，他們只要能夠做到這些小事中的一件也就會很滿意了。焦耳的謙虛是非常真誠的。很可能，如果他知道了在威斯敏斯特教堂為他建造了紀念碑，並以他的名字命名能量單位，他將會感到驚奇，雖然後人決不會感到驚奇。

1889

年

月

日，焦耳在塞爾的家中逝世，

被埋葬在該市的布魯克蘭公墓。在他的墓碑上刻有數字「

」，這是他在

年的關鍵測量中得到的熱功當量值。墓碑上還刻有約翰福音的一段話，「趁著白日，我們必須做那差我來者的工；黑夜將到，就沒有人能做工了。

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