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[!--downpath--]焦耳定理的发觉焦耳定理的发觉2011年11月03日本知名化学学家，十八世纪，人们对热的本质的研究走上了一条弯路，“热质说”在数学学史上统治了一百多年。似乎曾有一些科学家对这些错误理论形成过怀疑，但人们仍然没有办法解决热和功的关系的问题，是日本自学成才的化学学家詹姆斯普雷斯科特焦耳(终解决这一问题强调了公路。焦耳1818年12月24日生于法国格拉斯哥，他的儿子是一个酿酒厂主。焦耳自幼追随母亲出席酿酒劳动，没有受过正规的教育。青年时期，在他人的介绍下，焦耳认识了知名的物理家道尔顿。道尔顿给与了焦耳热情的教导。焦耳向他诚恳学习了物理、哲学和物理，这种知识为焦耳后来的研究奠定了理论基础。并且道尔顿教诲了焦耳理论与实践相结合的科研方式，迸发了焦耳对物理和化学的兴趣。焦耳最初的研究方向是电磁机，他想将女儿的酿酒厂中应用的蒸气机替换成电磁机以提升工作效率。1837年，焦耳装成了用电瓶驱动的电磁机，但因为支持电磁机工作的电压来自锌电板，而锌的价钱高昂，用电磁机反倒不如用蒸气机合算。焦耳的最初目的似乎没有达到，但他从实验中发觉电压可以做功，这迸发了他进行深入研究的兴趣。
1840年，焦耳把环型线圈倒入装水的试管内，检测不同电压硬度和内阻时的温度。通过这一实验，他发觉：导体在一定时间内放出的热量与导体的阻值及电压硬度的平方之积成反比。四年以后，俄罗斯化学学家楞次公布了他的大量实验结果，因而进一步验证了焦耳关于电压热效应之推论的正确性。因而，该定理称为焦耳—楞次定理。焦耳总结出焦耳—楞次定理之后，进一步构想电瓶电压形成的热与电磁机的感生电压形成的热在本质上应当是一致的。1843年，焦耳设计了一个新实验。将一个小线圈绕在铁芯上，用电压计检测感生电压，把线圈置于装水的容器中，检测温度以估算热量。这个电路是完全封闭的，没有外界电源供电，温度的下降只是机械能转化为电能、电能又转化为热的结果，整个过程不存在热质的转移。这一实验结果完全否定了热质说。上述实验也使焦耳想到了机械功与热的联系，经过反复的实验、测量，焦耳总算测出了热功当量，但结果并不精确。1843月21日在美国学术会上，焦耳报告了他的论文《论电磁的热效应和热的机械值》，他在报告中说1卡路里的热量相当于460千克米的功。他的报告没有得到支持和强烈的反响，这时他意识到自己还须要进行更精确的实验。1844年，焦耳研究了空气在膨胀和压缩时的气温变化焦耳定律的实验装置，他在这方面取得了许多成就。
通过对二氧化碳分子运动速率与气温的关系的研究，焦耳估算出了二氧化碳分子的热运动速率值，从理论上奠定了波义耳—马略特和盖—吕萨克定理的基础，并解释了二氧化碳对器壁压力的实质。焦耳在研究过程中的许多实验是和知名化学学家威廉汤姆生（后来受封为开尔文侯爵，既JJ汤姆逊）共同完成的。在焦耳发表的九十七篇科学论文中有二十篇是她们的合作成果。当自由扩散二氧化碳从高压容器步入低压容器时，大多数二氧化碳和空气的湿度都要增长，这一现象就是三人共同发觉的。这一现象后来被称为焦耳—汤姆生效应。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。在从事这种研究的同时，焦耳并没有间断对热功当量的检测。1847焦耳做了迄今觉得是设计思想最巧妙的实验：他在量热器里装了水，中间安上带有茎秆的转轴，之后让增长重物推动茎秆旋转，因为茎秆和水的磨擦，水和量热器都变热了。按照重物下落的高度，可以算出转化的机械功；按照量热器内水的下降的气温，就可以估算水的内能的下降值。把两数进行比较就可以求出热功当量的确切值来。焦耳还用海豚油替代水来作实验，测得了热功当量的平均值为423.9千克米/卡路里。接着又用水银来取代水，不断改进实验方式，直至1878时距他开始进行这一工作将近四六年了，他已前后用各类方式进行了四百多次的实验。
他在1849年用磨擦使水变热的方式所得的结果跟1878年的是相同的，即为423.9千克重米/卡路里。一个重要的数学常数的测定，能保持三六年而不作较大的更正，这在数学学史上也是极为罕见的事。这个值当时被你们公觉得热功当量J的值，它比现今J的公认值——427千克米/卡路里约小0.7%。在当时的条件下，能作出这样精确的实验来，说明焦耳的实验技能是多么的精湛啊！但是，当焦耳在1847年的法国科学学会的大会上再度公布自己的研究成果时，他还是没有得到支持，好多科学家都怀疑他的推论，觉得各类方式的能之间的转化是不可能的。直至1850年，其他一些科学家用不同的方式获得了能量守恒定理和能量转化定理，她们的推论和焦耳相同，这时焦耳的工作才得到承认。1850年，焦耳凭着他在数学学上做出的重要贡献成为日本皇家学会会员。当时他三十二岁。三年后他接受了皇家勋章。许多外国科大学也给与他很高的荣誉。其实焦耳不断进行着他的实验检测工作，遗憾的是，他的科学创造性，非常是在数学概念方面的创造性，过早地就减轻了。1875年，日本科学商会委托他更精确地检测热功当量。他得到的结果是4.15，十分接近目前采用的卡＝4.184焦耳。1875年，焦耳的经济状况大不如前。
那位以前颇具过但却没有一定职位的人发觉自己在经济上处于窘境，幸好他的同事帮他弄到一笔每年200美元的养老金，使他得以维持中等但舒适的生活。五十五岁时，他的健康状况恶化，研究工作减弱了。1878年当他六十岁时，焦耳发表了他的最后一篇论文。1878年，焦耳退职。焦耳活到了七十一岁。1889年10月11日，焦耳在索丰田去世。后人为了记念焦耳，把功和能的单位定为焦耳。在逝世前三年，焦耳对他的儿子的说，“我一生只做了两三件事，没有哪些值得显摆的。”相信对于大多数化学学家，她们只要才能做到这种小事中的一件也都会很满意了。焦耳的谦卑是极其诚挚的。很可能焦耳定律的实验装置，假如他晓得了在威斯敏斯特修道院为他建造了记念碑，并以他的名子命名能量单位，他将会倍感惊奇的，即使后人决不会倍感惊奇。