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供應德國進(jìn)口Effepizeta排風(fēng)機SCL K03-MS

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江蘇邱成機電有限公司
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但是歷史證明，這篇論文在熱力學(xué)的發(fā)展中占有重要地位，因為赫姆霍茲總結了許多人的工作，一舉把能量概念從機械運動(dòng)推廣到了所有變化過(guò)程，并證明了普遍的能量守恒原理。這是一個(gè)十分有力的理論器，從而可以更深入地理解自然界的統一性。
赫姆霍茲在這篇論文一開(kāi)頭就聲稱(chēng)，他的“論文的主要內容是面對物理學(xué)家，”他的目的是“建立基本原理，并由基本原理出發(fā)引出各種推論，再與物理學(xué)不同分支的各種經(jīng)驗進(jìn)行比較。”
在他的論述中有一明顯的趨向，就是企圖把一切自然過(guò)程都歸結于中心力的作用。我們都知道，在只有中心力的作用下，能量守恒是正確的，但是這只是能量守恒原理的一個(gè)特例，把中心力看成是普遍能量守恒的條件就不正確了。
他的論文共分六節，前兩節主要是回顧力學(xué)的發(fā)展，強調了活力守恒（即動(dòng)能守恒），進(jìn)而分析了“力”的守恒原理（即機械能守恒原理）；第三節涉及守恒原理的各種應用；第四節題為“熱的力當量性，”他明確地摒棄了熱質(zhì)說(shuō)，把熱看成粒子（分子或原子）運動(dòng)能量的一種形式。第五節“電過(guò)程的力相當性”和第六節“磁和電磁現象的力相當性”討論各種電磁現象和電化學(xué)過(guò)程，特別是電池中的熱現象對能量轉化關(guān)系進(jìn)行了詳細研究。文章最后提到能量概念也有可能應用于有機體的生命過(guò)程，他的論點(diǎn)和邁爾接近。不過(guò)，看來(lái)他當時(shí)并不知道邁爾的工作。
赫姆霍茲在結束語(yǔ)中寫(xiě)道：“通過(guò)上面的敘述已經(jīng)證明了我們所討論的定律沒(méi)有和任何一個(gè)迄今所知的自然科學(xué)事實(shí)相矛盾，反而卻引人注目地為大多數事實(shí)所證實(shí)。……這定律的*驗證，也許必須看成是物理學(xué)最近將來(lái)的主要課題之一。”
實(shí)際上，實(shí)驗驗證這一定律的工作早在赫姆霍茲論文之前就已經(jīng)開(kāi)始了。焦耳在這方面做出了巨大貢獻。
焦耳的實(shí)驗研究
焦耳是英國著(zhù)名實(shí)驗物理學(xué)家。1818年他出生于英國曼徹斯特市近郊，是富有的釀酒廠(chǎng)主的兒子。他從小在家由家庭教師教授， 16歲起與其兄弟一起到著(zhù)名化學(xué)家道爾頓（John Dalton，1766—1844）那里學(xué)習，這在焦耳的一生中起了關(guān)鍵的指導作用，使他對科學(xué)發(fā)生了濃厚的興趣，后來(lái)他就在家里做起了各種實(shí)驗，成為一名業(yè)余科學(xué)家。
這時(shí)正值電磁力和電磁感應現象發(fā)現不久，電機——當時(shí)叫（electric－magnetic engine）——剛剛出現， 人們還不大了解電磁現象的內在規律，也缺乏對電路的深刻認識，只是感到磁電機非常新奇，有可能代替蒸汽機成為效率更高、管理方便的新動(dòng)力，于是一股電氣熱潮席卷了歐洲，甚至波及美國。焦耳當時(shí)剛20歲，正處于敏感的年齡，家中又有很好的實(shí)驗條件（估計他父親廠(chǎng)里有蒸汽機），對革新動(dòng)力設備很感興趣，就投入到電氣熱潮之中，開(kāi)始研究起磁電機來(lái)。
從1838年到1842年的幾年中，焦耳一共寫(xiě)了八篇有關(guān)電機的通訊和論文，以及一篇關(guān)于電池、三篇關(guān)于電磁鐵的論文。他通過(guò)磁電機的各種試驗注

意到電機和電路中的發(fā)熱現象，他認為這和機件運轉中的摩擦現象一樣，都是動(dòng)力損失的根源。于是他就開(kāi)始進(jìn)行電流的熱效應的研究。
1841年他在《哲學(xué)雜志》上發(fā)表文章《電的金屬導體產(chǎn)生的熱和電解時(shí)電池組中的熱》，敘述了他的實(shí)驗：為了確定金屬導線(xiàn)的熱功率，讓導線(xiàn)穿過(guò)一根玻璃管，再將它密纏在管上，每圈之間留有空隙，線(xiàn)圈終端分開(kāi)。然后將玻璃管放入盛水的容器中，通電后用溫度計測量水產(chǎn)生的溫度變化。實(shí)驗時(shí)，他先用不同尺寸的導線(xiàn)，繼而又改變電流的強度，結果判定“在一定時(shí)間內伏打電流通過(guò)金屬導體產(chǎn)生的熱與電流強度的平方及導體電阻的乘積成正比。”這就是著(zhù)名的，又稱(chēng)iR定律。
隨后，他又以電解質(zhì)做了大量實(shí)驗，證明上述結論依然正確。
iR定律的發(fā)現使焦耳對電路中電流的作用有了明確的認識。 他仿照動(dòng)物體中血液的循環(huán)，把電池比作心肺，把電流比作血液，指出：“電可以看成是攜帶、安排和轉變化學(xué)熱的一種重要媒介”，并且認為，在電池中“燃燒”一定量的化學(xué)“燃料”，在電路中（包括電池本身）就會(huì )發(fā)出相應大小的熱，和這些燃料在氧氣中點(diǎn)火直接燃燒所得應是一樣多。請注意，這時(shí)焦耳已經(jīng)用上了“轉變化學(xué)熱”一詞，說(shuō)明他已建立了能量轉化的普遍概念，他對熱、化學(xué)作用和電的等價(jià)性已有了明確的認識。
然而，這種等價(jià)性的最有力證據，莫過(guò)于熱功當量的直接實(shí)驗數據。正是由于探索磁電機中熱的損耗，促使焦耳進(jìn)行了大量的熱功當量實(shí)驗。1843年焦耳在《磁電的熱效應和熱的機械值》一文中敘述了他的目的，寫(xiě)道：
“我相信理所當然的是：磁電機的電力與其它來(lái)源產(chǎn)生的電流一樣，在整個(gè)電路中具有同樣的熱性質(zhì)。當然，如果我們認為熱不是物質(zhì)，而是一種振動(dòng)狀態(tài)，就似乎沒(méi)有理由認為它不能由一種簡(jiǎn)單的機械性質(zhì)的作用所引起，例如象線(xiàn)圈在

久磁鐵的兩極間旋轉的那種作用。與此同時(shí)，也必須承認，迄今尚未有實(shí)驗能對這個(gè)非常有趣的問(wèn)題作出決，因為所有這些實(shí)驗都只限于電路的局部，這就留下了疑問(wèn)，究竟熱是生成的，還是從感應出磁電流的線(xiàn)圈里轉移出來(lái)的？如果熱是線(xiàn)圈里轉移出來(lái)的，線(xiàn)圈本身就要變冷。……所以，我決定致力于清除磁電熱的不確定性。”
焦耳把磁電機放在作為量熱器的水桶里，旋轉磁電機，并將線(xiàn)圈的電流引到電流計中進(jìn)行測量，同時(shí)測量水桶的水溫變化。實(shí)驗表明，磁電機線(xiàn)圈產(chǎn)生的熱也與電流的平方成正比。
焦耳又把磁電機作為負載接入電路，電路中另接一電池，以觀(guān)察磁電機內部熱的生成，這時(shí)，磁電機仍放在作為量熱器的水桶里，焦耳繼續寫(xiě)道：“我將輪子轉向一方，就可使磁電機與電流反向而接，轉向另一方，可以借磁電機增大電流。前一情況，儀器具有磁電機的所有特性，后一情況適得其反，它消耗了機械力。”
比較磁電機正反接入電路的實(shí)驗，焦耳得出結論：“我們從磁電得到了一種媒介，用它可以憑借簡(jiǎn)單的機械方法，破壞熱或產(chǎn)生熱。”
至此，焦耳已經(jīng)從磁電機這個(gè)具體問(wèn)題的研究中領(lǐng)悟到了一個(gè)具有普遍意義的規律，這就是熱和機械功可以互相轉化，在轉化過(guò)程中一定有當量關(guān)系。他寫(xiě)道 ：
“在證明了熱可以用磁電機生成，用磁的感應力可以隨意增減由于化學(xué)變化產(chǎn)生的熱之后，探求熱和得到的或失去的機械功之間是否存在一個(gè)恒定的比值，就成了十分有趣的課題。為此目的，只需要重復以前的一些實(shí)驗并同時(shí)確定轉動(dòng)儀器所需的機械力。”
焦耳在磁電機線(xiàn)圈的轉軸上繞兩條細線(xiàn)，相距約27.4米處置兩個(gè)定滑輪，跨過(guò)滑輪掛有砝碼，砝碼約幾磅重（1磅=0.45359千克），可隨意調整。線(xiàn)圈浸在量熱器的水中，從溫度計的讀數變化可算出熱量，從砝碼的重量及下落的距離可算出機械功。在 1843年的論文中，焦耳根據13組實(shí)驗數據取平均值得如下結果：
“能使1磅的水溫度升溫華氏一度的熱量等于（可轉化為）把838磅重物提升1英尺的機械功。”
838磅·英尺相當于1135焦耳，這里得到的熱功當量838磅·英尺/英熱單位等于4.511焦耳/卡（現代*值為4.187焦耳/卡）。

焦耳并沒(méi)有忘記測定熱功當量的實(shí)際意義，就在這篇論文中他指出，最重要的實(shí)際意義有兩點(diǎn)：（1）可用于研究蒸汽機的出力；（2）可用于研究磁電機作為經(jīng)濟的動(dòng)力的可行性?？梢?jiàn)，焦耳研究這個(gè)問(wèn)題始終沒(méi)有離開(kāi)他原先的目標。
焦耳還用多孔塞置于水的通道中，測量水通過(guò)多孔塞后的溫升，得到熱功當量為770磅·英尺/英熱單位（4.145焦耳/卡）。這是焦耳得到的與現代熱功當量值最的數值。
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器的水桶A中，如圖2-2。壓氣機把經(jīng)過(guò)干燥器G和蛇形管W的空氣壓縮到容器R中，然后測量空氣在壓縮后的溫升，從溫升可算出熱量。氣壓從一個(gè)大氣壓變?yōu)?2個(gè)大氣壓，壓縮過(guò)程視為絕熱過(guò)程，可計算壓氣機作的功。由此得到熱功當量為823及795磅·英尺/英熱單位。然后，經(jīng)蛇形管釋放壓縮空氣，量熱器溫度下降，又可算出熱功當量為820、 814、760磅· 英尺/英熱單位， 從空氣的壓縮和膨脹得到的平均值為798磅·英尺/英熱單位，相當于4.312焦耳/卡。
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