热爱实验的焦耳与热功当量

　　焦耳生于1818年12月24日，是19世纪英国的物理学家。焦耳的父亲是酿酒厂的厂主，焦耳5岁时，医生发现他的脊柱侧弯。以后7年，他多次在医院接受矫正。身体的缺陷使焦耳休学在家，并利用空闲时间自学化学、物理。之后，他有机会结识了当时的化学家道尔顿，于是他就拜道尔顿为师，虚心求教，逐渐走上了科学实验的路。

　　焦耳后来以实验精确著名，但初期的实验并不顺利。一次，他研究伏特电池时，曾因为漏电将一匹马差点电死，也曾将一个酿酒厂的工人电晕。还有一次在研究回声测距时，被射出的火药烧光了眉毛。

　　焦耳一生的大部分时间是在实验室中度过的。1840年，焦耳多次做过通电导体发热的实验。他把通电的电阻丝放入水中，确定了电流产生的热量跟电流强度的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比的关系，这个规律就叫焦耳定律。

　　在这一发现的基础上，焦耳继续探讨各种运动形式之间的能的数量和转换的关系。1843年，焦耳宣布：自然界的能是不能毁灭的，哪里消耗了机械能，总能得到相当的热，热只是能的一种形式。这一结论在当时立刻引起轰动。因为它打破了统治多年的所谓热质说的机械唯物论观念。

　　1847年，焦耳做了迄今仍被认为是最好的实验：他在量热器里装了水，中间安上带有叶片的转轴，然后让下降的重物带动叶片旋转，由于叶片和水的摩擦，水和量热器都变热了。根据重物下落的高度，以及量热器内水升高的温度，就可以计算出热功当量的值来。

　　焦耳还用鲸鱼油代替水来做实验，测得了热功当量的平均值为428.9千克重米/千卡。接着又用水银来代替水，不断改进实验方法，直到1878年，这时距他开始进行这一工作将近30年，他已前后用各种方法进行了400多次实验。他在1847年用摩擦使水变热的方法所得的结果跟1878年的实验结果是相同的，即为423.9千克重米/千卡。一个重要的物理常数的测定，能保持30年而不作较大的更正，这在物理学史上也是极为罕见的事。这个值当时被大家公认为热功当量J的值，它比现在的J的公认值：427千克重米/千卡约小0.7%。在当时的条件下，能做出这样精确的实验来，说明焦耳的实验技能十分高超。