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※ 引述《Deltak (藍田五十弦)》之銘言：
: 小弟是假的理組
: 剛剛跟朋友討論到一個問題
: 一台耗油的發電機
: 不管有沒有用電，都是一樣耗油
: 當沒有用電的時候
: 那個產生出的能量跑到哪裡去了？
: (動能變成電能，電能跑哪裡去了？)
: 小弟的朋友是有跟我講了幾個例子
: 但都沒辦法讓假的理組明白
: 有沒有能量守恆的八卦？

說到能量守恆，就來聊聊焦耳的八卦吧。

焦耳（James Prescott Joule, 1818.12.24~1889.10.11），英國物理學家。他注意到


1818年，焦耳出生在英國曼徹斯特附近的索福特（Salford），父親是一位釀酒廠
負責人。由於身體上的缺陷(脊椎問題)，使他的個性自卑內向，害怕與人相處，寧願
宅在家也不要到學校上課。為此，父親請了一位家庭教師在家裡教他。



從1837年到1856年之間，焦耳與哥哥自父親手中接手管理家族的釀酒廠，喜愛科學的
他在自家的釀酒廠地下室建造了一間實驗室，進行獨立的科學實驗與研究。

有一次，兩兄弟帶著獵槍，划著船來到一座群山環繞、風景優美的湖上。他們對著山壁
開槍，藉著槍聲的回聲來測量距離。為了讓回聲更大一些，焦耳裝了比平常多三倍的
火藥。按下板機的瞬間，過量的火藥噴出大量火焰還把焦耳的眉毛給燒光了。

還有一次，焦耳想測試動物在受到電擊後的反應。他讓哥哥牽著一匹馬，自己則是從旁
把電流通到馬的身上。通電的瞬間，這匹可憐的馬痛得高舉前蹄，差一點踢爆了哥哥
的頭。沒想到這一試，恐怖感↓ エロ感↑，讓他著了迷，他改找一位釀酒廠的女工
來進行實驗。他要求這位可憐的女工在每一次電流大小不同的電擊後，說明被電的
感覺，這項實驗一直進行到女工失去意識才停止。（危險實驗，請勿模仿！）

雖然初期的實驗大多已失敗收尾，但焦耳從中獲得不少寶貴的經驗與知識。他不曾
退怯，反而完全沉迷於科學實驗的「惡趣味」之中。



焦耳最初目的雖然沒有達到，但是他從這些實驗注意到電流會產生熱的現象。1840年，


遇到電流的熱效應問題，都是遵循該定律。

在以前，熱只來自化學的燃燒、摩擦或是輻射，「焦耳熱」可說是前所未聞的！
那時大多數科學家對於熱的了解僅是一種無色、無味而且沒有重量的流體—
「熱質」（caloric)。這樣一個「熱質說」（亦稱為卡路里理論（Caloric theory）
解釋了許多熱的現象，如：溫度較高的物體含有的熱質較多、溫度發生變化是因為
物體吸收或放出熱質的結果。


兩冰塊互相摩擦，竟然會有冰熔化成水的現象。

這些實驗結果無法用熱質說來解釋為何熱可以源源不絕地產生。雖然如此，熱質說
仍在作垂死掙扎。德國醫生邁爾(Julius Robert von Mayer，1814.11.5－1878.3.20)
自1840年開始陸續發表關於熱的研究論文。他認為熱可以作功，功也可以產生熱，
並提出能量守恆和轉換的概念。

他將第一篇論文寄給德國物理年鑑雜誌。雜誌的總編輯一見到這個年輕人便問：

「馮‧邁爾先生，可否先自我介紹一下？」

「My name is Van, I'm a artist
　I'm a performance artist.
　I'm hired for people to fulfill their fantasies,
  their deep♂dark♂fantasies. 」

「呃...那你有什麼特長?」
「我腿特長！」

「咳咳...你的職業是？」
「我是一名醫生。」

「醫生？醫生怎麼會到來物理雜誌應徵工作？」
「我是來投稿的。」邁爾自公事包拿出一疊論文放在總編輯桌上，「請務必刊出我
  的理論，它一定會顛覆整個科學界！」

「真的嗎！這太棒了！你先把論文留下，我一定會安排刊出。」

待邁爾離開後，總編輯便將論文扔進垃圾桶，並叫來秘書，下次別再讓他進來。

邁爾並沒有閒下來等待消息，他料想自己只是個小醫生，任誰不會相信，便到舉辦
演講，還去參加學術會議。

邁爾：「太陽把能量灑向地球，地球上的植物因此生長，並生出各種化學物質…」

台下的聽眾根本不顧邁爾正在演說，紛紛喊著：

「你在講什麼屁話，不要臉的髒東西，都說謊話！」
「Liar！」
「虧你還是個醫生，先醫治你的腦袋吧！」



一連串的的打擊，讓他終日處在精神崩潰的邊緣。不久，他的診所關門了，身體一天天

瘦弱，脾氣變得暴躁起來。最後，他選擇跳樓自殺，結束一生。

焦耳也在同時期研究能量守恆，在受到道耳吞的鼓勵，加上先前的電學實驗，焦耳開始




這個實驗的奧義，就是重錘的重力位能（功）是已知的，水獲得的熱量也可以從前後
溫差測得，但是功和熱的單位不同，因此焦耳測出兩者之間轉換的關係，大約為
819 ft‧lbf/Btu（也就是1卡約為4.41焦耳）。

焦耳的實驗證實，能量有很多不同的形式，熱只是其中一種，而且能量可以在不同形式
間轉換，但是總能量永遠不變，在這個基礎上逐漸發展出「能量守恆定律」。為紀念


焦耳：「過去，『熱質說』告訴我們，溫度的改變是因為熱質的流出或流入；溫度較高

的物體含有較多的熱質，反之亦然...。今天，我要跟大家報告的是，所謂的熱，那
只不過是一種能量的形式！」

會場內，抱持著熱質說的學者與科學家，他們對於焦耳的發言直搖頭，議論紛紛起來。

「這位釀酒廠的負責人是不是喝醉了？熱量哪裡會和功扯得上關係！」

「貢桌上待久了，自以為是佛祖！以為做一些業餘的科學研究就可以胡說八道？」

更有人毫不客氣地批評道：「你媽知道你在這裡發廢文嗎？」

當時在台下的聽眾裡頭，有一位格拉斯哥大學的年輕教授湯姆生(William Thomson)。
他對於焦耳的理論感到興趣，但仍是有所懷疑。




進行最後的實驗，焦耳足足花費了約35年的時間，進行了400多次實驗，毅力實在驚人。


湯姆生回到學校後，便學起焦耳自己動手做起實驗並查閱了科學期刊與書籍。不久，

「湯姆生—焦耳效應」。這是氣體受壓通過窄孔後，發生膨脹降溫的現象，奠定了
現在低溫物理學與冷凍工程的基礎。



但焦耳卻帶了一支長達一公尺的巨型溫度計，打算要測量出當地瀑布上、下方水流的
溫度差。幾天後，湯姆森與焦耳一起出現在山區的一個小瀑布旁，進行實驗。

當時焦耳認為瀑布沖下的能量會讓瀑布下方的水溫增加，不過由於瀑布留下來的水都
濺成水花，水又是流動的，因此無法有效的測量到溫度差。雖然如此，這樣的想法卻是
日後的攪拌實驗測定熱功當量的原始構想。

焦耳的新婚蜜月旅行帶著巨型溫度計的舉動可說是前不見古人，後不見來者，還好



焦耳 漫畫版: 物理萌史  線上科普漫畫
http://physicstory.pixnet.net/blog/category/4071123


reference:
1.科學少年 2016.06
2.中國五千年(數理化通俗演義)
3."On the Mechanical Equivalent of Heat" James Prescott Joule,1850
4.Wiki
5.本月物理史 2009.12
6.いいおっぱい
7.Van樣(哲♂學 F@ck you)

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對流血一週仍然不死的生物千萬不能大意……。


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