热力学第一定律的建立

一、法律诞生的背景

1)为了蒸汽机的进一步发展，迫切需要研究热与功的关系，以提高发动机的效率，满足生产力发展的需要。

2)能量转换和守恒思想的萌芽

俄罗斯的赫斯，1836年:“不管化学结合是如何完成的，产生的热量总是不变的。”

1830年，法国萨迪·卡诺:“确切地说，它既不会被创造也不会被毁灭。事实上，它只是改变了它的形式。”

然而，卡诺患有猩红热和脑膜炎，这不幸地使情况恶化。他患有流行性霍乱，于1832年去世。卡诺的想法直到1878年才发表，但热力学第一定律已经建立。

二、确立三位科学家的能量转换和守恒定律

德国的迈尔(1814-1878)

迈尔曾经是船上的医生。在去印度尼西亚的航行中，当他给生病的船员做手术时，他发现血液的颜色比温带地区的鲜红色更亮，这引起了迈尔的沉思。

他认为食物中的化学能可以转化为热能。在热带条件下，人体内的燃烧过程变慢，留下更多的氧气。迈尔的结论是:“因此，力(能量)是不朽的，但它是可变形的、不可测量的物体”。

迈尔在1841年和1842年写文章表达他的观点。在他1845年的论文中，他写得更清楚:“没有什么是不能诞生的，有些东西是不能改变的。”

"在死亡或活着的自然界中，这种力量(能量)总是在循环和转化."

迈尔是第一个将热观点应用于有机世界研究的人。

恩格斯高度评价了迈尔的工作。

德国生理学家

德国科学家，认为自然是统一的，自然力(即能量)是守恒的。

1847年，他发表了一篇著名的论文《力的守恒》，将能量的概念从机械运动扩展到一般的能量守恒。

焦耳的实验研究

焦耳是英国著名的实验物理学家，他的家庭很富有。16岁时，他在著名学者道尔顿学习，这使他对科学感兴趣。

这时候，马达刚刚出现。焦耳在1841年发表了一篇文章，指出:“热与导体电阻和电流平方成正比。”这就是著名的焦耳-伦兹定律。

找出热量和机械功的获得或损失之间是否有一个恒定的比率，已经成为焦耳感兴趣的问题。

1845年，焦耳设计了“热的力学等效实验仪”来测量机械功和热之间的转换关系，并反复改进和实验。

1849年，《论热的力学等价物》出版。

热的机械当量的新测定法发表于1878年，最终值为423.85千克米/千卡。

焦耳测量热的机械当量超过30年，实验超过400次，并付出了大量的辛勤工作。

能量守恒和转换定律是自然的基本定律。恩格斯曾将其与进化论和细胞理论并列为三大发现。

热力学第一定律建立的原因

1)理论——梅耶尔

梅耶尔是第一个明确提出能量守恒和能量转换的思想的人，他认为“没有什么能产生什么”和“什么不能变成什么”。这个理论是建立热力学第一定律的基础。

2)实验——焦耳

由于焦耳认真而严谨地进行了一系列的实验，如热的力学等效测量，奠定了热力学第一定律的实验基础，并被人们所认可。

一群科学家的不懈努力

亥姆霍兹首次以数学形式提出了能量守恒定律，卡诺、西贝等人在这方面也有自己的见解。

4)表明当客观条件成熟时，必然会找到相应的自然规律。

热力学第二定律的建立:在实际情况下，并不是所有符合热力学第一定律的过程都可以实现，例如，热量不会自动从低温转移到高温，而且过程是有方向性的。这导致了热力学第二定律的颁布。克劳修斯、开尔文和玻尔兹曼等科学家为此做出了重要贡献。1917年，能斯特进一步提出了“绝对零度是不可能的”热力学第三定律。