焦耳测定热功当量的实验装置

❶ 焦耳运用了什么方法测定热功当量的值

詹姆斯•焦耳(1818～1889)，英国实验物理学家。焦耳是位业余科学家，由于受到著名化学家道尔顿的引导，对实验产生了兴趣，为他的业余研究打下了良好的基础。

焦耳为了测定热功当量的值，反复进行实验，从1840年开始到1878年为止，前后大约用了40年的时间，做了400多次实验，用了多种方法，包括桨翼搅拌法、多孔塞法、压气机法、电热法等，实验结果越来越精确，无可辩驳地证明了能量守恒与转化定律。

1847年4月，焦耳在作《关于物质、活力和热》的讲演时，对他的实验结果作了通俗的解释：“经验已经证明，无论在哪里活力在表观上消失了，那么总会产生一种与之等当量的力，这种与活力等当量的力就是热。把活力变为热的最通常的办法就是摩擦。”1849年6月21日，他在皇家学会宣读论文《论热的机械当量》，并介绍了实验装置，宣布了实验结果：要使一磅水(在真空中测量温度在55～60℃之间)升高1华氏度的热量，需要花费772磅重物下降1英尺所做的功(此数值为424.3千克米/千卡)，实验结果处理得相当严密，在计算中甚至考虑到将重量还原为真空中的值，这个实验结果同30年后(1879年)由美国物理学家罗兰的测量结果相比，误差仅为1/400。由此看出焦耳实验的精确性，但他继续测量一直到1878年，最后的测量值为423.85千克米/千卡。

在1850年发表的《热的功当量》实验报告中，焦耳详细地介绍了实验装置、实验过程和实验结果。同年他当选为皇家学会会员，成果得到科学界的认同。焦耳的工作为热力学第一定律的建立奠定了基础，由此能量守恒和转化定律应运而生。

❷ 焦耳热功当量实验的实验背景

在19世纪40年代，“热质说”风行一时，焦耳认为热质并不存在，热是能的 一种形式，为此他做了大量实验。1840年以后，焦耳多次发表文章，先后介绍了四种测定热 功当量的方法，其中之一就是用通电金属丝放在水中加热。根据电流做的功和水获得的热量 来计算当量。
他发现：通电导体所产生的热量，跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成 正比。这就是后来以他的名字命名的焦耳定律。在测定热功当量的实验中，最著名的是1845 年发表的用摩擦加热液体的实验，也就是焦耳热功当量实验。

❸ 关于焦耳实验里的误差

“J”是什么？
n是钩码下降的回数？什么意思？感觉你某些地方理解错了。

❹ 如图所示为焦耳测定热功当量的实验装置，若重物P、P’的质量共为m=26.320kg，每次下落的高度均为h= 160.5

解：由重物的质量、下落高度和下落次数，可算出重物共做功多少； 根据水的升温及量热器等物体的热容量可算出共吸热多少． 由此即可推出热功当量． 重物下落n= 20次共做功W=n×mgh. 量热器中的水及容器等温度升高△t需吸热 Q= C△t. 根据热功当量的含义， 得

❺ 焦耳热功当量实验的介绍

焦耳所做的证明热和功有相当性的实验。在这个实验中，焦耳测得热功当量的平均值为428.9千克・米/千卡，和现在公认值427千克・米/千卡非常接近。

❻ 焦耳测定热功当量实验，焦耳研究了多少年

1、热功当量 mechanical equivalent of heat
这一说法，是现在正在退休的老先生、老太太们，他们当年学物理、
化学时，有着很多现在已经被淘汰的概念，热功当量，就是其中之一。

被淘汰的概念，克分子、克原子、马力、、、等等概念。一些太愚顽
不化的，还在克分子、克原子的，当年的囫囵吞枣，迄今仍消化不良。

2、热功当量，这是有两个原因：
一是，迄今仍然在一部分行业，尤其是在一些美容、保健、美食等
行业，这人行业的从业人员，原本的科学知识的要求就很低，他们
仍然在谈论什么大卡、下卡之类他们一辈子莫名其妙，却又津津乐
道的糊涂概念。卡路里，作为历史上的热能单位，是无可厚非的，
是正确的，只是试图苟延残喘，就显得太不合时宜了。

二是，由于当初对能量、热量、功的本质还没有十分清楚，但是在下
意识里知道它们是一回事，可以等同，可以换算。只是没有找到一个
一个合适的单位制。譬如现在的学生根本不是算什么尔格，现在的老
先生、老太太们，当年谁不知道尔格也是必考的内容？正是由于没有
统一合适的单位制，存在各种当量关系是正常的，也是人类认识世界
的必然过程。

3、James Prescott Joule 测定热功当量的数据，主要是从1840年到1845年，
他当时得到的结果是4.1559J/cal。他生于1818年，逝世于1889年。现
在的热功当量数4.1860是到上个世界20年代，也就是中国大革命的年代
时才准确测定确立，其时，Joule已经去世30多年。

❼ 焦耳热功当量实验的证明能量守恒和转换定律的基础性实验

J.P.焦耳从1840年起，持续几十年时间，用电量热法和机械量热法，做了大量实验，得出结论：热功当量是一个普适常数，同作功方式无关。从而证明了机械能(功)和电能(功)同热量之间的转换关系；论证了传热是能量传递的一种形式；为确认能量守恒和转换定律的正确性打下了坚实的实验基础。1840年焦耳发现，导体内通以稳定电流后，产生的热量Q同电流强度I的二次方、导线电阻R及通电的时间t成正比，即同电流所作的功W 成正比
W=JQ。
比例系数J表示产生1卡热量所需作的功，称热功当量。其实验装置之一如图1所示：容器由绝热壁构成，电流作功使水的内能增加，从而水温升高。用温度计可测出温差ΔT。使用简单定义的使 1克水温度升高1摄氏度所需热量作为量热单位（卡），则水的比热容为c=1cal/(g·℃)，当知道水的质量m后，即可由Q=сmΔT确定所传递的热量同电流所作的功W 间的关系式(W=JQ)，并定出热功当量J。这种测量热功当量的方法叫电量热法。
焦耳还用机械量热法来测定热功当量。图2是1845年他使用的实验装置的示意图。重砝码缓慢匀速下降，带动轮轴和转轴使翼轮搅拌水，功转变为热，使水温升高。由温度计测出搅拌前后水的温差而算出热量Q。转变为热能的机械功W可由砝码下降的距离算出。由W=JQ公式又可测定热功当量。焦耳测定热功当量的实验是在英国曼彻斯特进行的，其结果是使1磅水升高1华氏度需作功772英尺磅，这相当于1卡=4.157J。
国际公认的精确值是
J=4.186 8J/cal=4.184 0J/calth
其中cal和calth分别表示国际蒸汽表卡和热化学卡。
国际单位制中已经规定热量的单位为焦耳，卡暂时仍作为同焦耳并用的单位。热功当量这个词也将逐渐被废除，但焦耳热功当量实验的历史意义，将是永存的。

❽ 焦耳热功当量实验的基本介绍

焦耳在电机线圈的转轴上绕两根细线，分别跨过相距27?4米的定滑轮后垂挂几英磅重的砝码。线圈浸在量热器的水中。由砝码下落距离可算出机械功大小，由水温变化可算出热量多少。 1843年他得到热功当量为4.511焦耳/卡(现代公认值为4.187焦耳/卡)。后经改进实验，他又得到热功当量为4.145焦耳/卡。1849年他对各种测定数据进行分析，得到数值为4.154焦耳/卡的结论。

❾ 焦耳测定热功当量的值进行实验证明了什么定律

焦耳为了测定热功当量的值，反复进行实验，从1840年开始到1878年为止，前后大约用了40年的时间，做了400多次实验，用了多种方法，包括桨翼搅拌法、多孔塞法、压气机法、电热法等，实验结果越来越精确，无可辩驳地证明了能量守恒与转化定律。

❿ 詹姆斯焦耳是怎么研究出热功当量的

1843年8月21日，英国物理学家詹姆斯?焦耳(James Prescott Joule)在考尔克的一次学术报告会上，宣读了他的论文——《论电磁的热效应和热的机械值》，公布了他的实验发现：838磅的重物沿垂直方向举高1英尺所做的机械功，相当于1磅水的温度升高1华氏度所需的热量。焦耳得出结论，热量与机械功之间存在着恒定的比例关系，进而计算出了热功当量值460千克米1千卡，1千卡的热量相当于460千克米的机械功。同年，该论文发表于《哲学杂志》第23卷第3辑。

在该论文发表以前，焦耳进行了多次实验，发现了表示电流热的焦耳定律，即导体在一定时间内放出的热量与导体的电阻及电流强度的平方之积成正比。他设计了新的实验，进行了感应线圈发热的研究实验，否定了热质学说，确立了热是一种能量的概念。焦耳将这一发现付之于实验，测定了热和机械功之间的当量关系。

该论文发表后，受到了冷遇，许多科学家并不认同焦耳的研究成果。但焦耳不气馁，继续通过实验来获得更精确的热功当量值。直至1878年，焦耳设计了构造精妙的叶轮实验装置，进行了400余次实验。焦耳测量了水、鲸油、水银的热功当量，所得到的热功当量值几乎皆为423.9千克米/千卡。这一数值仅比现今的公认值427千克米1千卡小0.7％，该数值保持30年而未作大的更正。

焦耳尊重科学实验，以巨大的毅力进行了长达40年的实验，最终测得了精确的热功当量值。焦耳的不懈努力，赢得了包括开尔文勋爵在内的科学家们的叹服，最终也获得了科学界的认可。