【能量守恒定律】能量守恒定律是谁提出的谁是能量守恒定律的发现者?

【能量守恒定律】能量守恒定律是谁提出的谁是能量守恒定律的发现者?

【答案】 1 从18世纪末到19世纪中叶这段时期里,人类在积累的经验和大量的生产实践、科学实验基础上建立了热力学第一定律即能量守恒和转换定律．在此过程中,德国医生J．R．迈尔和英国物理学家J．P．焦耳做出了重要贡献,他们各自通过独立地研究做出了相同的结论．
　　1842年迈尔在《论无机界的力》一文中,曾提出了机械能和热量的相互转换原理,并由空气的定压比热容同定容比热容之差计算出热功当量的数值．1845年出版的《论有机体的运动和新陈代谢》一书,描述了运动形式转化的25种情况．
　　焦耳从1840年起做了大量有关电流热效应和热功当量方面的实验．于1840－1845年间陆续发表了《论伏打电池所生的热》、《电解时在金属导体和电池组中放出的热》、《论磁电的热效应及热的机械作用》以及《论由空气的胀缩所产生的温度变化》等文章．他通过各种精确的实验,直接求得了热功当量的数值,其结果的一致性,给能量守恒和转换定律奠定了坚实的实验基础．
　　除了迈尔和焦耳之外,还有许多科学家也对热力学第一定律的建立做出过贡献．如1839年M．塞甘做出了论过热化学中反应热同中间过程无关的定律的文章；1843年L．A．科耳丁发表了测定热功当量的实验结果；1847年H．von亥姆雷兹在有心力的假设下,根据力学定律全面论述了机械运动、热运动以及电磁运动的“力”互相转换和守恒的规律等等．在这段历史时期内,各国的科学家所以能独立地发现能量守恒和转换定律,是由当时的生产条件所决定的．从18世纪初到18世纪后半叶,蒸汽机的制造,改造和在英国炼铁业、纺织业中的广泛采用,以及对热机效率、机器中摩擦生热问题的研究,大大促进了人们对能量转换规律的认识．
　　2 自然科学中最基本的定律之一.它科学地阐明了运动不灭的观点.它可表述为：在孤立系统中,能量从一种形式转换成另一种形式,从一个物体传递到另一个物体,在转换和传递的过程中,各种形式,各个物体的能量的总和保持不变.整个自然界也可看成一个孤立系统,而表述为自然界中能量可不断转换和传递,但总量保持不变.
　　从18世纪末到20世纪40年代,6个国家的10多位科学家从不同角度或否定热质说或独立地提出了能量守恒观点.俄国化学家盖斯于1836年发现,任何一个化学反应,不论是一步完成,还是几步完成,放出的总热量相同,即证明了能量在化学反应中是守恒的,被认为是能量守恒定律的先驱.德国医生J.R.迈尔,于荷兰远航东印度船中任船医时,在热带地区看到海员静脉中的血红于在欧洲时,他联系到L.A.拉瓦锡的燃烧理论,认为机体需热量小,食物氧化过程减弱,静脉血中留下较多的氧,从,而想到食物中化学能与热能的等效性.又从海员谈话中听到海水在暴风雨中较热,想到热和机械运动的等效性,1841和1842年连续写出论自然力（即能）守恒的论文,并从空气的定压和定容比热之比,推算出热功当量为1卡等于365克力·米.因此迈尔是公认的第一个提出能量守恒并计算出热功当量的人.J.P.焦耳是英国的酒商和业余的物理学家,从1837年开始就研究电流产生热量,以后又用多种机械装置反复测定热功当量,一直工作到1878年,终于精确地测定了热功当量值（他用的是英制,换算后为4.51焦／卡）,和现代值很近,从而为能量守恒奠定了巩固的实验基础,因此也被公认为发现人之一.德国生理学家H.von亥姆霍兹在不了解迈尔和焦耳的研究情况下,从永动机不可能出发,思考自然界不同的力（即能）间的相互关系.在专著《力的守恒》中提到张力（今称势能）和活力（即动能）的转换,还深刻地阐明热的本质：“被称为热的量的,一部分是指热运动活力的量,另一部分是指原子之间张力的量.这些张力在原子的排列发生变化时能引起热运动,第一部分相当于称之为自由热的部分,第二部分相当于称之为潜热的部分.”他还分析了在电、磁和生物机体中的力的守恒问题.尽管他系统地完整地综合了能量守恒理论,他仍把发现定律的优先权让给迈尔和焦耳.此外,还有好几位科学家对这条定律作出贡献,但这条揭示力、热、电、化学等各种运动间的统一性,使物理学融为一体的重要定律,在诞生初期却受到重重阻挠.英国皇家学会曾拒绝宣读焦耳的论文,德国主要物理学杂志主编J.C.波根多夫因含有思辨内容为由曾先后拒绝发表迈尔和亥姆霍兹的论文,使得他们不得不以小册子形式自费出版论文.
　　20世纪,根据A.爱因斯坦的狭义相对论,能量有新的涵义,高速运动的粒子的能量表示式也和宏观、低速运动的物体的表示式有根本差别.实验证明,康普顿效应等高速粒子碰撞现象完全符合能量守恒,而且还能根据这条定律预言在β衰变中出现的新粒子——中微子.因此这条从宏观物理现象总结出来的基本定律完全符合微观粒子的运动.确保了它在自然科学中的重要地位.已知道它是和时间平移对称性相关联的,并和三个方向上的动量守恒,组成了四维空间的守恒关系.
　　3 世界是由运动的物质组成的,物质的运动形式多种多样,并在不断相互转化正是在研究运动形式转化的过程中,人们逐渐建立起了功和能的概念能是物质运动的普遍量度,而功是能量变化的量度.
　　这种说法概括了功和能的本质,但哲学味道浓了一些在物理学中,从19世纪中叶产生的能量定义：“能量是物体做功的本领”,一直延用至今但近年来不论在国外还是国内,物理教育界却对这个定义是否妥当展开过争论于是许多物理教材,例如现行的中学教材,都不给出能量的一般定义,而是根据上述定义的思想,即物体在某一状态下的能量,是物体由这个状态出发,尽其所能做出的功来给出各种具体的能量形式的操作定义（用量度方法代替定义）.
　　能量概念的形成和早期发展,始终是和能量守恒定律的建立过程紧密相关的由于对机械能、内能、电能、化学能、生物能等具体能量形式认识的发展,以及它们之间都能以一定的数量关系相互转化的逐渐被发现,才使能量守恒定律得以建立这是一段以百年计的漫长历史过程随着科学的发展,许多重大的新物理现象,如物质的放射性、核结构与核能、各种基本粒子等被发现,都只是给证明这一伟大定律的正确性提供了更丰富的事实尽管有些现象在发现的当时似乎形成了对这一定律的冲击,但最后仍以这一定律的完全胜利而告终.
　　能量守恒定律的发现告诉我们,尽管物质世界千变万化,但这种变化决不是没有约束的,最基本的约束就是守恒律也就是说,一切运动变化无论属于什么样的物质形式,反映什么样的物质特性,服从什么样的特定规律,都要满足一定的守恒律物理学中的能量、动量和角动量守恒,就是物理运动所必须服从的最基本的规律与之相较,牛顿运动定律、麦克斯韦方程组等都低了一个层次.

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