焦耳測定熱功當量的實驗裝置

❶ 焦耳運用了什麼方法測定熱功當量的值

詹姆斯•焦耳(1818～1889)，英國實驗物理學家。焦耳是位業余科學家，由於受到著名化學家道爾頓的引導，對實驗產生了興趣，為他的業余研究打下了良好的基礎。

焦耳為了測定熱功當量的值，反復進行實驗，從1840年開始到1878年為止，前後大約用了40年的時間，做了400多次實驗，用了多種方法，包括槳翼攪拌法、多孔塞法、壓氣機法、電熱法等，實驗結果越來越精確，無可辯駁地證明了能量守恆與轉化定律。

1847年4月，焦耳在作《關於物質、活力和熱》的講演時，對他的實驗結果作了通俗的解釋：「經驗已經證明，無論在哪裡活力在表觀上消失了，那麼總會產生一種與之等當量的力，這種與活力等當量的力就是熱。把活力變為熱的最通常的辦法就是摩擦。」1849年6月21日，他在皇家學會宣讀論文《論熱的機械當量》，並介紹了實驗裝置，宣布了實驗結果：要使一磅水(在真空中測量溫度在55～60℃之間)升高1華氏度的熱量，需要花費772磅重物下降1英尺所做的功(此數值為424.3千克米/千卡)，實驗結果處理得相當嚴密，在計算中甚至考慮到將重量還原為真空中的值，這個實驗結果同30年後(1879年)由美國物理學家羅蘭的測量結果相比，誤差僅為1/400。由此看出焦耳實驗的精確性，但他繼續測量一直到1878年，最後的測量值為423.85千克米/千卡。

在1850年發表的《熱的功當量》實驗報告中，焦耳詳細地介紹了實驗裝置、實驗過程和實驗結果。同年他當選為皇家學會會員，成果得到科學界的認同。焦耳的工作為熱力學第一定律的建立奠定了基礎，由此能量守恆和轉化定律應運而生。

❷ 焦耳熱功當量實驗的實驗背景

在19世紀40年代，「熱質說」風行一時，焦耳認為熱質並不存在，熱是能的 一種形式，為此他做了大量實驗。1840年以後，焦耳多次發表文章，先後介紹了四種測定熱 功當量的方法，其中之一就是用通電金屬絲放在水中加熱。根據電流做的功和水獲得的熱量 來計算當量。
他發現：通電導體所產生的熱量，跟電流強度的平方、導體電阻和通電時間成 正比。這就是後來以他的名字命名的焦耳定律。在測定熱功當量的實驗中，最著名的是1845 年發表的用摩擦加熱液體的實驗，也就是焦耳熱功當量實驗。

❸ 關於焦耳實驗里的誤差

「J」是什麼？
n是鉤碼下降的回數？什麼意思？感覺你某些地方理解錯了。

❹ 如圖所示為焦耳測定熱功當量的實驗裝置，若重物P、P』的質量共為m=26.320kg，每次下落的高度均為h= 160.5

解：由重物的質量、下落高度和下落次數，可算出重物共做功多少； 根據水的升溫及量熱器等物體的熱容量可算出共吸熱多少． 由此即可推出熱功當量． 重物下落n= 20次共做功W=n×mgh. 量熱器中的水及容器等溫度升高△t需吸熱 Q= C△t. 根據熱功當量的含義， 得

❺ 焦耳熱功當量實驗的介紹

焦耳所做的證明熱和功有相當性的實驗。在這個實驗中，焦耳測得熱功當量的平均值為428.9千克・米/千卡，和現在公認值427千克・米/千卡非常接近。

❻ 焦耳測定熱功當量實驗，焦耳研究了多少年

1、熱功當量 mechanical equivalent of heat
這一說法，是現在正在退休的老先生、老太太們，他們當年學物理、
化學時，有著很多現在已經被淘汰的概念，熱功當量，就是其中之一。

被淘汰的概念，克分子、克原子、馬力、、、等等概念。一些太愚頑
不化的，還在克分子、克原子的，當年的囫圇吞棗，迄今仍消化不良。

2、熱功當量，這是有兩個原因：
一是，迄今仍然在一部分行業，尤其是在一些美容、保健、美食等
行業，這人行業的從業人員，原本的科學知識的要求就很低，他們
仍然在談論什麼大卡、下卡之類他們一輩子莫名其妙，卻又津津樂
道的糊塗概念。卡路里，作為歷史上的熱能單位，是無可厚非的，
是正確的，只是試圖苟延殘喘，就顯得太不合時宜了。

二是，由於當初對能量、熱量、功的本質還沒有十分清楚，但是在下
意識里知道它們是一回事，可以等同，可以換算。只是沒有找到一個
一個合適的單位制。譬如現在的學生根本不是算什麼爾格，現在的老
先生、老太太們，當年誰不知道爾格也是必考的內容？正是由於沒有
統一合適的單位制，存在各種當量關系是正常的，也是人類認識世界
的必然過程。

3、James Prescott Joule 測定熱功當量的數據，主要是從1840年到1845年，
他當時得到的結果是4.1559J/cal。他生於1818年，逝世於1889年。現
在的熱功當量數4.1860是到上個世界20年代，也就是中國大革命的年代
時才准確測定確立，其時，Joule已經去世30多年。

❼ 焦耳熱功當量實驗的證明能量守恆和轉換定律的基礎性實驗

J.P.焦耳從1840年起，持續幾十年時間，用電量熱法和機械量熱法，做了大量實驗，得出結論：熱功當量是一個普適常數，同作功方式無關。從而證明了機械能(功)和電能(功)同熱量之間的轉換關系；論證了傳熱是能量傳遞的一種形式；為確認能量守恆和轉換定律的正確性打下了堅實的實驗基礎。1840年焦耳發現，導體內通以穩定電流後，產生的熱量Q同電流強度I的二次方、導線電阻R及通電的時間t成正比，即同電流所作的功W 成正比
W=JQ。
比例系數J表示產生1卡熱量所需作的功，稱熱功當量。其實驗裝置之一如圖1所示：容器由絕熱壁構成，電流作功使水的內能增加，從而水溫升高。用溫度計可測出溫差ΔT。使用簡單定義的使 1克水溫度升高1攝氏度所需熱量作為量熱單位（卡），則水的比熱容為c=1cal/(g·℃)，當知道水的質量m後，即可由Q=сmΔT確定所傳遞的熱量同電流所作的功W 間的關系式(W=JQ)，並定出熱功當量J。這種測量熱功當量的方法叫電量熱法。
焦耳還用機械量熱法來測定熱功當量。圖2是1845年他使用的實驗裝置的示意圖。重砝碼緩慢勻速下降，帶動輪軸和轉軸使翼輪攪拌水，功轉變為熱，使水溫升高。由溫度計測出攪拌前後水的溫差而算出熱量Q。轉變為熱能的機械功W可由砝碼下降的距離算出。由W=JQ公式又可測定熱功當量。焦耳測定熱功當量的實驗是在英國曼徹斯特進行的，其結果是使1磅水升高1華氏度需作功772英尺磅，這相當於1卡=4.157J。
國際公認的精確值是
J=4.186 8J/cal=4.184 0J/calth
其中cal和calth分別表示國際蒸汽表卡和熱化學卡。
國際單位制中已經規定熱量的單位為焦耳，卡暫時仍作為同焦耳並用的單位。熱功當量這個詞也將逐漸被廢除，但焦耳熱功當量實驗的歷史意義，將是永存的。

❽ 焦耳熱功當量實驗的基本介紹

焦耳在電機線圈的轉軸上繞兩根細線，分別跨過相距27?4米的定滑輪後垂掛幾英磅重的砝碼。線圈浸在量熱器的水中。由砝碼下落距離可算出機械功大小，由水溫變化可算出熱量多少。 1843年他得到熱功當量為4.511焦耳/卡(現代公認值為4.187焦耳/卡)。後經改進實驗，他又得到熱功當量為4.145焦耳/卡。1849年他對各種測定數據進行分析，得到數值為4.154焦耳/卡的結論。

❾ 焦耳測定熱功當量的值進行實驗證明了什麼定律

焦耳為了測定熱功當量的值，反復進行實驗，從1840年開始到1878年為止，前後大約用了40年的時間，做了400多次實驗，用了多種方法，包括槳翼攪拌法、多孔塞法、壓氣機法、電熱法等，實驗結果越來越精確，無可辯駁地證明了能量守恆與轉化定律。

❿ 詹姆斯焦耳是怎麼研究出熱功當量的

1843年8月21日，英國物理學家詹姆斯?焦耳(James Prescott Joule)在考爾克的一次學術報告會上，宣讀了他的論文——《論電磁的熱效應和熱的機械值》，公布了他的實驗發現：838磅的重物沿垂直方向舉高1英尺所做的機械功，相當於1磅水的溫度升高1華氏度所需的熱量。焦耳得出結論，熱量與機械功之間存在著恆定的比例關系，進而計算出了熱功當量值460千克米1千卡，1千卡的熱量相當於460千克米的機械功。同年，該論文發表於《哲學雜志》第23卷第3輯。

在該論文發表以前，焦耳進行了多次實驗，發現了表示電流熱的焦耳定律，即導體在一定時間內放出的熱量與導體的電阻及電流強度的平方之積成正比。他設計了新的實驗，進行了感應線圈發熱的研究實驗，否定了熱質學說，確立了熱是一種能量的概念。焦耳將這一發現付之於實驗，測定了熱和機械功之間的當量關系。

該論文發表後，受到了冷遇，許多科學家並不認同焦耳的研究成果。但焦耳不氣餒，繼續通過實驗來獲得更精確的熱功當量值。直至1878年，焦耳設計了構造精妙的葉輪實驗裝置，進行了400餘次實驗。焦耳測量了水、鯨油、水銀的熱功當量，所得到的熱功當量值幾乎皆為423.9千克米/千卡。這一數值僅比現今的公認值427千克米1千卡小0.7％，該數值保持30年而未作大的更正。

焦耳尊重科學實驗，以巨大的毅力進行了長達40年的實驗，最終測得了精確的熱功當量值。焦耳的不懈努力，贏得了包括開爾文勛爵在內的科學家們的嘆服，最終也獲得了科學界的認可。