資源簡介

英國發(fā)明家、工程師。1736年1月19日生于英格蘭格拉斯哥附近的格林諾克。其父是普通木工，也曾作過商人。瓦特童年時曾在文法學校讀過書，但此后始終沒有受到過正規(guī)系統(tǒng)的教育。18歲時到倫敦一家鐘表店當學徒。由于勤奮刻苦，很快掌握了各種機器的制造技術(shù)。1756年瓦特被聘為格拉斯哥大學的機器制造和儀器修理工人。1761年他開始熱心于蒸汽機的改進實驗研究工作，終于取得重大成果。1785年瓦特成為皇家學會會員，1814年他被選為法國科學院院士，1819年8月25日逝世于伯明翰附近的希斯菲德，終年83歲。
瓦特是世界公認的蒸汽機發(fā)明家。他的創(chuàng)造精神、超人的才能和不懈的鉆研為后人留下了寶貴的精神和物質(zhì)財富。瓦特的發(fā)明是對近代科學和生產(chǎn)的巨大貢獻。蒸汽機的使用具有劃時代的意義，它導致了第一次工業(yè)技術(shù)革命的興起。極大地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展。自瓦特進入格拉斯哥大學工作后，他有機會接觸到了早期的紐可門蒸汽機。紐可門機是一種笨重、低效、不實用的蒸汽機。瓦特決心對它進行改造。1763年瓦特對紐可門機的研究取得了重大突破，他總結(jié)出了提高蒸汽機熱效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并且于1765年成功地發(fā)明了冷凝器。此后瓦特開始與工廠主羅巴克合作，專門從事蒸汽機的實驗和生產(chǎn)。1769年他申請了關(guān)于制造蒸汽機的第一個專利。1775年羅巴克破產(chǎn)后，瓦特又與博耳頓合作在伯明翰開設(shè)了專門生產(chǎn)蒸汽機的公司。博耳頓、瓦特等人當時都參加了伯明翰科學團體“月社”，著名科學家普利斯特列、達爾文的祖父等人也是月社的成員。1781年瓦特又發(fā)明了蒸汽機的雙動作，并發(fā)明了利用曲柄把直線運動變成轉(zhuǎn)動的方法，同時取得了第二個專利。1782年瓦特又利用飛輪解決了轉(zhuǎn)動的穩(wěn)定性問題，取得了第三個專利。1784年他又獲得第四個專利，同時建議蒸汽機可以應用于生產(chǎn)中。經(jīng)過多年的不斷改進，蒸汽機的效率大大提高，實用性大大加強，很快在工業(yè)生產(chǎn)中得到迅速推廣應用，成為當時最先進的動力。蒸汽機的發(fā)明本來就具有淵源的歷史。很早就有關(guān)于蒸汽動力的記載。公元前2世紀，亞利山大城的希羅（Hero）曾用蒸汽作動力開動機械玩具。達·芬奇也留下過用蒸汽開動大炮的圖樣。1601年意大利人波塔（BaPtioa
Della
Porta）曾提出過利用蒸汽冷凝抽水的設(shè)想。1615年德國人考司
（Solomon
de
CauS）設(shè)計出用蒸汽抽水的方法。1630年英國的大衛(wèi)·拉姆齊(Darid
Ramseye)則實現(xiàn)了利用蒸汽從礦井中抽水，并申請到了專利許可證。17世紀70年代查理二世的御用機械師莫蘭（Samuel
Moreland）設(shè)計了制水引擎。1698年達特默思的工程師薩弗里（Thomas
Saery）制造的蒸汽泵在礦區(qū)進行過實驗。1648年帕斯卡提出大氣壓力的見解，格里凱證實了大氣壓力的存在，波義耳和胡克共同研究提出波義耳定律后，法國物理學家帕潘到了英國，成為波義耳的助手，發(fā)明了壓力煮器。胡克認為壓力煮器所需要的真空可以通過蒸汽冷凝獲得，并且于1703年同紐可門共同研究過這個問題。紐可門是世界上最早的大規(guī)模地把熱能轉(zhuǎn)變成機械能蒸汽機的創(chuàng)制者。1712年起紐可門蒸汽機在英國開始應用，1720年開始傳到外國。斯米頓對于紐可門蒸汽機則進行了系統(tǒng)的研究和使用情況調(diào)查，并進行了130余次實驗，以創(chuàng)制自己的蒸汽機，但沒有提出新的理論。瓦特總結(jié)了前人的經(jīng)驗，在研究紐可門蒸汽機的基礎(chǔ)上發(fā)展了新的理論，制成了高效實用的新動力。他的一系列創(chuàng)造性的研究成果，為蒸汽機的發(fā)展奠定了豐富的理論和實踐基礎(chǔ)。瓦特的巨大成功，是與他虛心好學刻苦鉆研的精神分不開的。由此，他獲得了科學上的知名人士的有力幫助，找到了先進的理論基礎(chǔ)。瓦特十分重視理論研究。他常同格拉斯哥大學教授布萊克討論問題。布萊克所發(fā)現(xiàn)的潛熱現(xiàn)象，對瓦特的工作幫助極大。瓦特又是理論與實踐相結(jié)合的一個范例，他的重視理論又善于實踐精神，是獲得成功的根本原因。蒸汽機的發(fā)明應該說是一項偉大的國際性的創(chuàng)舉，它是許多國家科學工作者們的共同研究成果，是一項真正造福人類的偉大發(fā)明，瓦特則是這一偉大創(chuàng)舉的旗手。為了紀念瓦特的貢獻，以他的名字命名了功率的單位，規(guī)定
1瓦特＝1伏特＊1安培，或
1瓦特＝1焦耳／秒＝1／735馬力。開爾文是英國著名物理學家、發(fā)明家，原名W.湯姆孫。他是本世紀的最偉大的人物之一，是一個偉大的數(shù)學物理學家兼電學家。他被看作英帝國的第一位物理學家，同時受到世界其他國家的贊賞。他的一生獲得了一切可能給予的榮譽。而他也無愧于這一切，這是他在漫長的一生中所作的實際努力而獲得的。這些努力使他不僅有了名望和財富，而且贏得了廣泛的聲譽。
1824年6月26日開爾文生于愛爾蘭的貝爾法斯特。他從小聰慧好學，10歲時就進格拉斯哥大學預科學習。17歲時，曾立志：“科學領(lǐng)路到哪里，就在哪里攀登不息”。1845年畢業(yè)于劍橋大學，在大學學習期間曾獲蘭格勒獎金第二名，史密斯獎金第一名。畢業(yè)后他赴巴黎跟隨物理學家和化學家V.勒尼奧從事實驗工作一年，1846年受聘為格拉斯哥大學自然哲學（物理學當時的別名）教授，任職達53年之久。由于裝設(shè)第一條大西洋海底電纜有功，英政府于1866年封他為爵士，并于1892年晉升為開爾文勛爵，開爾文這個名字就是從此開始的。1890～1895年任倫敦皇家學會會長。1877年被選為法國科學院院士。1904年任格拉斯哥大學校長，直到1907年12月17日在蘇格蘭的內(nèi)瑟霍爾逝世為止。
　　開爾文研究范圍廣泛，在熱學、電磁學、流體力學、光學、地球物理、數(shù)學、工程應用等方面都做出了貢獻。他一生發(fā)表論文多達600余篇，取得70種發(fā)明專利，他在當時科學界享有極高的名望，受到英國本國和歐美各國科學家、科學團體的推崇。他在熱學、電磁學及它們的工程應用方面的研究最為出色。
　　開爾文是熱力學的主要奠基人之一，在熱力學的發(fā)展中作出了一系列的重大貢獻。他根據(jù)蓋-呂薩克、卡諾和克拉珀龍的理論于1848年創(chuàng)立了熱力學溫標。他指出：“這個溫標的特點是它完全不依賴于任何特殊物質(zhì)的物理性質(zhì)。”這是現(xiàn)代科學上的標準溫標。他是熱力學第二定律的兩個主要奠基人之一（另一個是克勞修斯），1851年他提出熱力學第二定律：“不可能從單一熱源吸熱使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響。”這是公認的熱力學第二定律的標準說法。并且指出，如果此定律不成立，就必須承認可以有一種永動機，它借助于使海水或土壤冷卻而無限制地得到機械功，即所謂的第二種永動機。他從熱力學第二定律斷言，能量耗散是普遍的趨勢。1852年他與焦耳合作進一步研究氣體的內(nèi)能，對焦耳氣體自由膨脹實驗作了改進，進行氣體膨脹的多孔塞實驗，發(fā)現(xiàn)了焦耳－湯姆孫效應，即氣體經(jīng)多孔塞絕熱膨脹后所引起的溫度的變化現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)成為獲得低溫的主要方法之一，廣泛地應用到低溫技術(shù)中。1856年他從理論研究上預言了一種新的溫差電效應，即當電流在溫度不均勻的導體中流過時，導體除產(chǎn)生不可逆的焦耳熱之外，還要吸收或放出一定的熱量（稱為湯姆孫熱）。這一現(xiàn)象后叫湯姆孫效應。
在電學方面，湯姆孫以極高明的技巧研究過各種不同類型的問題，從靜電學到瞬變電流。他揭示了傅里葉熱傳導理論和勢理論之間的相似性，討論了法拉第關(guān)于電作用傳播的概念，分析了振蕩電路及由此產(chǎn)生的交變電流。他的文章影響了麥克斯韋，后者向他請教，希望能和他研究同一課題，并給了他極高的贊譽。
　　開爾文在電磁學理論和工程應用上研究成果卓著。1848年他發(fā)明了電像法，這是計算一定形狀導體電荷分布所產(chǎn)生的靜電場問題的有效方法。他深人研究了萊頓瓶的放電振蕩特性，于1853年發(fā)表了《萊頓瓶的振蕩放電》的論文，推算了振蕩的頻率，為電磁振蕩理論研究作出了開拓性的貢獻。他曾用數(shù)學方法對電磁場的性質(zhì)作了有益的探討，試圖用數(shù)學公式把電力和磁力統(tǒng)一起來。1846年便成功地完成了電力、磁力和電流的“力的活動影像法”，這已經(jīng)是電磁場理論的雛形了（如果再前進一步，就會深人到電磁波問題）。他曾在日記中寫道：“假使我能把物體對于電磁和電流有關(guān)的狀態(tài)重新作一番更特殊的考察，我肯定會超出我現(xiàn)在所知道的范圍，不過那當然是以后的事了。”他的偉大之處，在于能把自己的全部研究成果，毫無保留地介紹給了麥克斯韋，并鼓勵麥克斯韋建立電磁現(xiàn)象的統(tǒng)一理論，為麥克斯韋最后完成電磁場理論奠定了基礎(chǔ)。
　　他十分重視理論聯(lián)系實際。1875年預言了城市將采用電力照明，1879年又提出了遠距離輸電的可能性。他的這些設(shè)想以后都得以實現(xiàn)。1881年他對電動機進行了改造，大大提高了電動機的實用價值。在電工儀器方面，他的主要貢獻是建立電磁量的精確單位標準和設(shè)計各種精密的測量儀器。他發(fā)明了鏡式電流計（大大提高了測量靈敏度）、雙臂電橋、虹吸記錄器（可自動記錄電報信號）等等，大大促進了電測量儀器的發(fā)展。根據(jù)他的建議，1861年英國科學協(xié)會設(shè)立了一個電學標準委員會，為近代電學量的單位標準奠定了基礎(chǔ)。在工程技術(shù)中，1855年他研究了電纜中信號傳播情況，解決了長距離海底電纜通訊的一系列理論和技術(shù)問題。經(jīng)過三次失敗，歷經(jīng)兩年的多方研究與試驗，終于在1858年協(xié)助裝設(shè)了第一條大西洋海底電纜，這是開爾文相當出名的一項工作。他善于把教學、科研、工業(yè)應用結(jié)合在一起，在教學上注意培養(yǎng)學生的實際工作能力。在格拉斯哥大學他組建了英國第一個為學生用的課外實驗室。
湯姆孫還將物理學用到完全不同的領(lǐng)域。他研究過太陽熱能的起源和地球的熱平衡。他的方法可靠而有趣，但只由于他不知道太陽和地球上的能量來自核能，因而不可能得到正確的結(jié)論。他試圖用落到太陽上的隕石或用引力收縮來解釋太陽熱能的起源。約在1854年，他估算太陽的"年齡"小于5×108年，而這只是我們現(xiàn)在知道的值的十分之一。
　　從地球表面附近的溫度梯度，湯姆孫試圖推算出地球熱的歷史和年齡。他的估算仍然太低，僅為4×108年，而實際值約為5×109年。地質(zhì)學家以地質(zhì)現(xiàn)象的演變?yōu)槔碚摳鶕?jù)，很快就發(fā)現(xiàn)他的估算是錯誤的。他們不能駁倒湯姆孫的數(shù)學，但他們肯定他的假定是錯誤的。同樣，生物學家也發(fā)現(xiàn)湯姆孫給出的時間進程與最新的進化論的觀念相悖。這一爭論持續(xù)了多年，湯姆孫完全不理解別人的反對意見是正確的。最后，直到放射性和核反應的發(fā)現(xiàn)，才證明了湯姆孫假設(shè)的前提是完全錯誤的。
　　流體力學特別是其中的渦旋理論成為湯姆孫最喜愛的學科之一，他受亥姆霍茲工作的啟示，發(fā)現(xiàn)了一些有價值的定理。他航行的收獲之一是在1876年發(fā)明了適用于鐵船的特殊羅盤，這一發(fā)明后來為英國海軍所采用，而且一直用到被現(xiàn)代回轉(zhuǎn)羅盤代替為止。湯姆孫的企業(yè)生產(chǎn)了許多磁羅盤和水深探測儀，從中大為獲利。
　　基于他的實踐經(jīng)驗和理論知識，湯姆孫感到迫切需要統(tǒng)一電學單位，公制的引入使法國革命向前跨了一大步，但是電學測量卻產(chǎn)生了全新的問題。高斯和韋伯奠定了絕對單位制的理論基礎(chǔ)，"絕對"意味著它們與特定的物質(zhì)或標準無關(guān)，僅取決于普適的物理定律。在絕對單位制中如何確定刻度，如何選擇合適的倍數(shù)因子使它能方便地應用于工業(yè)，如何勸說科技界共同接受這一單位制，所有這一切都是重要并且困難的任務(wù)。1861年英國科學協(xié)會任命一個委員會開始這項工作，湯姆孫是其中的一員。他們努力工作了許多年，一直到1881年，由湯姆孫和亥姆霍茲起主導作用的在巴黎召開的一次國際代表大會，和1893年，在芝加哥召開的另一次代表大會，才正式接受這一新的單位制，并采用伏特、安培、法拉和歐姆等作為電學單位，從此它們被普遍使用。然而，單位制的問題并未就此解決，后來的一些會議又改變了其中某些標準量的定義，它們的實際值也相應變動了，雖然這種變動是非常小的。
　　開爾文一生謙虛勤奮，意志堅強，不怕失敗，百折不撓。在對待困難問題上他講：“我們都感到，對困難必須正視，不能回避；應當把它放在心里，希望能夠解決它。無論如何，每個困難一定有解決的辦法，雖然我們可能一生沒有能找到。”他這種終生不懈地為科學事業(yè)奮斗的精神，永遠為后人敬仰。1896年在格拉斯哥大學慶祝他50周年教授生涯大會上，他說：“有兩個字最能代表我50年內(nèi)在科學研究上的奮斗，就是‘失敗’兩字。”這足以說明他的謙虛品德。為了紀念他在科學上的功績，國際計量大會把熱力學溫標（即絕對溫標）稱為開爾文（開氏）溫標，熱力學溫度以開爾文為單位，是現(xiàn)在國際單位制中七個基本單位之一。
開爾文的一生是非常成功的，他可以算作世界上最偉大的科學家中的一位。他于1907年12月17日去世時，得到了幾乎整個英國和全世界科學家的哀悼。他的遺體被安葬在威斯敏斯特教堂牛頓墓的旁邊。
開爾文是英國著名物理學家、發(fā)明家，原名W.湯姆孫。他是本世紀的最偉大的人物之一，是一個偉大的數(shù)學物理學家兼電學家。他被看作英帝國的第一位物理學家，同時受到世界其他國家的贊賞。他的一生獲得了一切可能給予的榮譽。而他也無愧于這一切，這是他在漫長的一生中所作的實際努力而獲得的。這些努力使他不僅有了名望和財富，而且贏得了廣泛的聲譽。

1824年6月26日開爾文生于愛爾蘭的貝爾法斯特。他從小聰慧好學，10歲時就進格拉斯哥大學預科學習。17歲時，曾立志：“科學領(lǐng)路到哪里，就在哪里攀登不息”。1845年畢業(yè)于劍橋大學，在大學學習期間曾獲蘭格勒獎金第二名，史密斯獎金第一名。畢業(yè)后他赴巴黎跟隨物理學家和化學家V.勒尼奧從事實驗工作一年，1846年受聘為格拉斯哥大學自然哲學（物理學當時的別名）教授，任職達53年之久。由于裝設(shè)第一條大西洋海底電纜有功，英政府于1866年封他為爵士，并于1892年晉升為開爾文勛爵，開爾文這個名字就是從此開始的。1890～1895年任倫敦皇家學會會長。1877年被選為法國科學院院士。1904年任格拉斯哥大學校長，直到1907年12月17日在蘇格蘭的內(nèi)瑟霍爾逝世為止。

　　開爾文研究范圍廣泛，在熱學、電磁學、流體力學、光學、地球物理、數(shù)學、工程應用等方面都做出了貢獻。他一生發(fā)表論文多達600余篇，取得70種發(fā)明專利，他在當時科學界享有極高的名望，受到英國本國和歐美各國科學家、科學團體的推崇。他在熱學、電磁學及它們的工程應用方面的研究最為出色。

　　開爾文是熱力學的主要奠基人之一，在熱力學的發(fā)展中作出了一系列的重大貢獻。他根據(jù)蓋-呂薩克、卡諾和克拉珀龍的理論于1848年創(chuàng)立了熱力學溫標。他指出：“這個溫標的特點是它完全不依賴于任何特殊物質(zhì)的物理性質(zhì)。”這是現(xiàn)代科學上的標準溫標。他是熱力學第二定律的兩個主要奠基人之一（另一個是克勞修斯），1851年他提出熱力學第二定律：“不可能從單一熱源吸熱使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響。”這是公認的熱力學第二定律的標準說法。并且指出，如果此定律不成立，就必須承認可以有一種永動機，它借助于使海水或土壤冷卻而無限制地得到機械功，即所謂的第二種永動機。他從熱力學第二定律斷言，能量耗散是普遍的趨勢。1852年他與焦耳合作進一步研究氣體的內(nèi)能，對焦耳氣體自由膨脹實驗作了改進，進行氣體膨脹的多孔塞實驗，發(fā)現(xiàn)了焦耳－湯姆孫效應，即氣體經(jīng)多孔塞絕熱膨脹后所引起的溫度的變化現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)成為獲得低溫的主要方法之一，廣泛地應用到低溫技術(shù)中。1856年他從理論研究上預言了一種新的溫差電效應，即當電流在溫度不均勻的導體中流過時，導體除產(chǎn)生不可逆的焦耳熱之外，還要吸收或放出一定的熱量（稱為湯姆孫熱）。這一現(xiàn)象后叫湯姆孫效應。

在電學方面，湯姆孫以極高明的技巧研究過各種不同類型的問題，從靜電學到瞬變電流。他揭示了傅里葉熱傳導理論和勢理論之間的相似性，討論了法拉第關(guān)于電作用傳播的概念，分析了振蕩電路及由此產(chǎn)生的交變電流。他的文章影響了麥克斯韋，后者向他請教，希望能和他研究同一課題，并給了他極高的贊譽。

　　開爾文在電磁學理論和工程應用上研究成果卓著。1848年他發(fā)明了電像法，這是計算一定形狀導體電荷分布所產(chǎn)生的靜電場問題的有效方法。他深人研究了萊頓瓶的放電振蕩特性，于1853年發(fā)表了《萊頓瓶的振蕩放電》的論文，推算了振蕩的頻率，為電磁振蕩理論研究作出了開拓性的貢獻。他曾用數(shù)學方法對電磁場的性質(zhì)作了有益的探討，試圖用數(shù)學公式把電力和磁力統(tǒng)一起來。1846年便成功地完成了電力、磁力和電流的“力的活動影像法”，這已經(jīng)是電磁場理論的雛形了（如果再前進一步，就會深人到電磁波問題）。他曾在日記中寫道：“假使我能把物體對于電磁和電流有關(guān)的狀態(tài)重新作一番更特殊的考察，我肯定會超出我現(xiàn)在所知道的范圍，不過那當然是以后的事了。”他的偉大之處，在于能把自己的全部研究成果，毫無保留地介紹給了麥克斯韋，并鼓勵麥克斯韋建立電磁現(xiàn)象的統(tǒng)一理論，為麥克斯韋最后完成電磁場理論奠定了基礎(chǔ)。

　　他十分重視理論聯(lián)系實際。1875年預言了城市將采用電力照明，1879年又提出了遠距離輸電的可能性。他的這些設(shè)想以后都得以實現(xiàn)。1881年他對電動機進行了改造，大大提高了電動機的實用價值。在電工儀器方面，他的主要貢獻是建立電磁量的精確單位標準和設(shè)計各種精密的測量儀器。他發(fā)明了鏡式電流計（大大提高了測量靈敏度）、雙臂電橋、虹吸記錄器（可自動記錄電報信號）等等，大大促進了電測量儀器的發(fā)展。根據(jù)他的建議，1861年英國科學協(xié)會設(shè)立了一個電學標準委員會，為近代電學量的單位標準奠定了基礎(chǔ)。在工程技術(shù)中，1855年他研究了電纜中信號傳播情況，解決了長距離海底電纜通訊的一系列理論和技術(shù)問題。經(jīng)過三次失敗，歷經(jīng)兩年的多方研究與試驗，終于在1858年協(xié)助裝設(shè)了第一條大西洋海底電纜，這是開爾文相當出名的一項工作。他善于把教學、科研、工業(yè)應用結(jié)合在一起，在教學上注意培養(yǎng)學生的實際工作能力。在格拉斯哥大學他組建了英國第一個為學生用的課外實驗室。

湯姆孫還將物理學用到完全不同的領(lǐng)域。他研究過太陽熱能的起源和地球的熱平衡。他的方法可靠而有趣，但只由于他不知道太陽和地球上的能量來自核能，因而不可能得到正確的結(jié)論。他試圖用落到太陽上的隕石或用引力收縮來解釋太陽熱能的起源。約在1854年，他估算太陽的"年齡"小于5×108年，而這只是我們現(xiàn)在知道的值的十分之一。

　　從地球表面附近的溫度梯度，湯姆孫試圖推算出地球熱的歷史和年齡。他的估算仍然太低，僅為4×108年，而實際值約為5×109年。地質(zhì)學家以地質(zhì)現(xiàn)象的演變?yōu)槔碚摳鶕?jù)，很快就發(fā)現(xiàn)他的估算是錯誤的。他們不能駁倒湯姆孫的數(shù)學，但他們肯定他的假定是錯誤的。同樣，生物學家也發(fā)現(xiàn)湯姆孫給出的時間進程與最新的進化論的觀念相悖。這一爭論持續(xù)了多年，湯姆孫完全不理解別人的反對意見是正確的。最后，直到放射性和核反應的發(fā)現(xiàn)，才證明了湯姆孫假設(shè)的前提是完全錯誤的。

　　流體力學特別是其中的渦旋理論成為湯姆孫最喜愛的學科之一，他受亥姆霍茲工作的啟示，發(fā)現(xiàn)了一些有價值的定理。他航行的收獲之一是在1876年發(fā)明了適用于鐵船的特殊羅盤，這一發(fā)明后來為英國海軍所采用，而且一直用到被現(xiàn)代回轉(zhuǎn)羅盤代替為止。湯姆孫的企業(yè)生產(chǎn)了許多磁羅盤和水深探測儀，從中大為獲利。

　　基于他的實踐經(jīng)驗和理論知識，湯姆孫感到迫切需要統(tǒng)一電學單位，公制的引入使法國革命向前跨了一大步，但是電學測量卻產(chǎn)生了全新的問題。高斯和韋伯奠定了絕對單位制的理論基礎(chǔ)，"絕對"意味著它們與特定的物質(zhì)或標準無關(guān)，僅取決于普適的物理定律。在絕對單位制中如何確定刻度，如何選擇合適的倍數(shù)因子使它能方便地應用于工業(yè)，如何勸說科技界共同接受這一單位制，所有這一切都是重要并且困難的任務(wù)。1861年英國科學協(xié)會任命一個委員會開始這項工作，湯姆孫是其中的一員。他們努力工作了許多年，一直到1881年，由湯姆孫和亥姆霍茲起主導作用的在巴黎召開的一次國際代表大會，和1893年，在芝加哥召開的另一次代表大會，才正式接受這一新的單位制，并采用伏特、安培、法拉和歐姆等作為電學單位，從此它們被普遍使用。然而，單位制的問題并未就此解決，后來的一些會議又改變了其中某些標準量的定義，它們的實際值也相應變動了，雖然這種變動是非常小的。

　　開爾文一生謙虛勤奮，意志堅強，不怕失敗，百折不撓。在對待困難問題上他講：“我們都感到，對困難必須正視，不能回避；應當把它放在心里，希望能夠解決它。無論如何，每個困難一定有解決的辦法，雖然我們可能一生沒有能找到。”他這種終生不懈地為科學事業(yè)奮斗的精神，永遠為后人敬仰。1896年在格拉斯哥大學慶祝他50周年教授生涯大會上，他說：“有兩個字最能代表我50年內(nèi)在科學研究上的奮斗，就是‘失敗’兩字。”這足以說明他的謙虛品德。為了紀念他在科學上的功績，國際計量大會把熱力學溫標（即絕對溫標）稱為開爾文（開氏）溫標，熱力學溫度以開爾文為單位，是現(xiàn)在國際單位制中七個基本單位之一。

開爾文的一生是非常成功的，他可以算作世界上最偉大的科學家中的一位。他于1907年12月17日去世時，得到了幾乎整個英國和全世界科學家的哀悼。他的遺體被安葬在威斯敏斯特教堂牛頓墓的旁邊。玻意耳(Robert
Boyle)英國化學家和自然哲學家。倫敦皇家學會創(chuàng)始人之一，由于研究氣體性質(zhì)而聞名，是近代化學元素理論的先驅(qū)。

玻意耳出生于愛爾蘭的利斯莫爾。幼年就聰慧過人，有超人的記憶力和非凡的語言才能。當時他還經(jīng)常參加一些著名科學家的聚會，去聽他們就一些科學問題的討論，但他主張“實驗決定一切”。

1661年6月18日玻意耳公布了他的實驗結(jié)果--“空氣是可以壓縮的”。而且這種可壓縮性與加在氣體上的壓強成簡單的反比關(guān)系。這就是人們所熟知的玻意耳定律，這個定律因為在14年后又為法國科學家馬略特獨立的發(fā)現(xiàn)，故用他們兩個人的名字命名,稱為玻意耳-馬略特定律。

1657年當他聽到葛利克所做的實驗后，便著手設(shè)計他自己的抽氣泵。在精明強干的助手R.胡克的幫助下，他成功地制造了抽氣泵，得以進行了許多開拓性實驗。由這種空氣泵獲得的真空一度被叫做玻意耳真空。1668年后他移居倫敦，埋頭從事化學實驗和研究，取得了一系列成就。他是第一位收集氣體的化學家。此外，他在1662年發(fā)現(xiàn)：空氣不但可以壓縮，而且這種可壓縮性按一簡單的反比關(guān)系隨壓強而變化。如果將一定量的氣體置于兩倍壓強之下，則氣體的體積減少一半；如果壓強增大到3倍，氣體的體積就減少到三分之一。反之，如壓力減小，氣體則膨脹。這個反比關(guān)系被稱為玻意耳定律。

他改進了蓋利克發(fā)明的真空泵，利用它進行了一系列氣體性質(zhì)的開拓性實驗。例如，他曾將真空泵放在屋頂，水管放在地面的大水罐內(nèi)，發(fā)現(xiàn)當水銀氣壓計指示29英寸時，水不可能被提升到33英尺以上。1660年他將實驗結(jié)果匯編成冊，出版了他的第一部著作《涉及空氣彈性及其效果的新物理——力學實驗》。他用實驗論證了空氣是有重量和彈性（當時玻意耳稱之為彈力）的物質(zhì)。論證了空氣對于燃燒、呼吸和傳聲是必不可少的。論證了壓強對水的沸點的影響，指出當使周圍的空氣稀薄時熱水就能沸騰起來。論證了細管中液體的上升（即毛細現(xiàn)象）是和大氣壓力無關(guān)的，這與當時的觀點截然相反。論證了真空中虹吸失效。還研究了空氣的比重、折射率等等。這本書引起了耶穌教徒的詰難，認為其中有詐。玻意耳在助手R.湯利的協(xié)助下做了實驗，通過實驗不但證實了“空氣的彈性有能力作出遠遠超過我們需要歸之于它的事實”。

他最重要的化學著作是1661年發(fā)表的《懷疑的化學家》，此書標志著近代化學從煉金術(shù)中脫胎出來。從玻憊耳開始化學被看做是一門理論科學，它不再是經(jīng)驗記憶。因此，恩格斯說：“是玻意耳把化學確立為科學”。對舊的元素概念的清除，是玻意耳對近代化學的第二個貢獻。他認為無論是亞里士多德的“土、氣、火、水四元素”理論和帕拉采爾蘇斯的醫(yī)學化學家們的“鹽、硫、汞三要素”學說，都不能看做是化學元素，只有那些由復合物分解后，得到的最終產(chǎn)物才能被看成為元素。他還差一點成為化學元素磷的發(fā)現(xiàn)者，1680年，他從尿中提取了磷。但是在此之前大約5～10年問，布蘭德（Brand，H.1630～？，德國化學家〕先于玻意耳作出此項發(fā)現(xiàn)。究竟誰先發(fā)現(xiàn)了磷，發(fā)生了激烈爭論，這主要是因為研究者對其發(fā)現(xiàn)保密所致。玻意耳堅決主張一切實驗成果應該清楚而迅速地予以報道，以便讓其他人重做、證實和受益。從那以后，這一主張就成為一條公認的科學原則。玻意耳運用實驗主義的哲學來研究物質(zhì)以及使其所能發(fā)生的變化，從這個意義上講，玻意耳堪稱化學之父。然而,這項改革并不徹底，直到一個世紀后的拉瓦錫才徹底完成。焦耳(J.P.Joule，1818.12─1889.10)──英國曼徹斯特一位釀酒世家的兒子，業(yè)余科學家。致力于熱功當量的精確測定達40年之久，他用實驗證明“功”和“熱量”之間有確定的關(guān)系，為熱力學第一定律（first
law
of
thermodynamics）的建立確定了牢固的實驗基礎(chǔ)。
英國物理學家。1818年12月24日生于曼徹斯特。他的父親是一位釀酒商。焦耳小時未能上學讀書，而是跟隨父親學習釀酒，后來他自己也成為釀酒商，他的科學研究活動則主要是業(yè)余進行的。焦耳雖然沒有受過正規(guī)的學校教育，但他對自然科學的興趣卻十分濃厚。他利用一切空閑時間自學物理、化學和數(shù)學等，終于成為一位有成就的科學家。
焦耳青少年時期，正處于曼徹斯特學會的興盛時期。著名科學家、曼徹斯特大學教授道爾頓是這個學會的重要成員。1835年，焦耳結(jié)識了道爾頓，受到他的熱情幫助，這對焦耳的科學研究活動產(chǎn)生了重大影響。1840年起，22歲的焦耳便開始發(fā)表一系列的科學研究論文。他首先發(fā)表了四種測之熱功當量的方法，發(fā)現(xiàn)了焦耳定律。1843年又寫出了《水電解放熱》一文，還發(fā)表了論述能是守恒的文章。1850年焦耳被選為英國皇家學會會員，后又成為法國科學院院士。1866年他獲得了英國皇家學會柯普利金質(zhì)獎?wù)隆?872年和1887年焦耳再次任英國科學促進協(xié)會主席。1889年10月11日逝世于塞拉，要年71歲。
焦耳被公認為發(fā)現(xiàn)能量守恒和轉(zhuǎn)換定律的代表人物。他的一系列精密的實驗，為能量守恒原理提供了可靠的根據(jù)。
焦耳深信“能”是不滅的，并可表現(xiàn)為各種不同的形式，同時他竭力從實驗上證明確是如此。他系統(tǒng)地測量了可以轉(zhuǎn)化為一定數(shù)量熱的各種形式的能量。他還提出了熱是各種物體中粒子運動的結(jié)果。他認為熱與機械能是等價的。
焦耳首先研究了電流的熱效應。1840年，他測量了電流通過電阻絲的發(fā)熱情況，在《論伏打電生熱》的論文中描述了焦耳效應，楞次也于1842年獨立地發(fā)現(xiàn)了這一定律，故亦稱焦耳一楞次定律。定律指出：“電流在一定時間內(nèi)通過導體時所放出的熱量，與導體電阻成正比，與通過導體的電流的平方成正比。
焦耳當初是信奉熱質(zhì)說的。1843年，他在作完另一實驗后，徹底否定了熱質(zhì)說。這個實驗是：通過一臺發(fā)電機封在盛水器里，操作時所消耗的機械功，以水溫的升高所產(chǎn)生的熱量進行測量。水溫的升高是機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽娔苡洲D(zhuǎn)變?yōu)闊岬慕Y(jié)果。這一實驗用熱質(zhì)說是無法解釋的。此后，焦耳還利用槳輪在水中的旋轉(zhuǎn)攪動方法，直接進行機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶嶒灐＝苟?jīng)過多年的反復實驗，終于最后證實了熱是能量的一種形式。同樣，熱的傳遞是能量的一種傳遞形式。
1843年，焦耳發(fā)表了產(chǎn)生單位熱量所需功的量值（叫做熱功當量），并使用了多種精確度逐步提高的方法來測定這個值，所得的428.9千克力·米／千卡與現(xiàn)在的427千克力·米／千卡十分接近。
焦耳的上述工作，事實上已經(jīng)總結(jié)出了熱力學第一定律，即能量守恒定律。為紀念焦耳的貢獻，以他的名字命名了能量的單位，并有1焦耳＝107爾格＝瓦特·秒＝1牛頓·米＝1／9.8千克力·米。
焦耳的最初實驗沒有受到科學界的重視，1847年6月在牛津召開的英國科學促進協(xié)會大會上，焦耳宣講了他的實驗結(jié)果，但卻受到冷遇。開爾文在會上聽到焦耳的論述后，注意到了焦耳工作的重要意義，此后兩人曾多次合作進行熱力學方面的研究，并且成了莫逆之交。1848年，焦耳對氣體分子的運動作了研究。他認為，熱運動是平動，從而找到了氣體分子熱運動的主要形式，并于1851年發(fā)表了有關(guān)的論文。
焦耳對于氣體運動的研究，取得了許多重要成果。他于1845年在研究氣體內(nèi)能時所發(fā)現(xiàn)的焦耳定律，特別具有重要意義。這一定律指出：“氣體的內(nèi)能僅僅是溫度的函數(shù)，與體積無關(guān)。”1852年，焦耳和湯姆孫合作，發(fā)現(xiàn)當氣體不作外功而膨脹時，氣體的溫度就下降，這就是所謂的焦耳——湯姆孫效應。。焦耳——湯姆孫效應在19世紀期間被用來建立大規(guī)模的制冷專業(yè)。
焦耳對熱力學理論作出了杰出的貢獻，被譽為現(xiàn)代熱力學的始祖。薩迪.卡諾是法國青年工程師、熱力學的創(chuàng)始人之一，是第一個把熱和動力聯(lián)系起來的人。
他出色地、創(chuàng)造性地用“理想實驗”的思維方法，提出了最簡單，但有重要理論意義的熱機循環(huán)——卡諾循環(huán)，并假定該循環(huán)在準靜態(tài)條件下是可逆的，與工質(zhì)無關(guān)，創(chuàng)造了一部理想的熱機（卡諾熱機）。卡諾的目標是揭示熱產(chǎn)生動力的真正的、獨立的過程和普遍的規(guī)律。1824年卡諾提出了對熱機設(shè)計具有普遍指導意義的卡諾定理，指出了提高熱機效率的有效途徑，揭示了熱力學的不可逆性，被后人認為是熱力學第二定律的先驅(qū)。

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