焦耳热功当量实验jiaoer regongdangliang shiyan

证明能量守恒定律的基础性实验。焦耳从1840年起用了近40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，同做功的方式无关，从而证明了机械能与电能和热量之间的转换关系，论证了传热是能量传递的一种形式，并为能量守恒定律奠定了坚实的实验基础。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。焦耳用电量热法测定热功当量的装置如图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△T。可算出水温度升高△T所需的热量Q=cm△T,c是水的比热，m是水的质量，电流做功W，由W=JQ可算出热功当量J的数值。焦耳用机械量热法测定热功当量的装置如图2所示，砝码缓慢匀速下落，带动轮轴和转轴使翼轮搅拌水，使水温升高。由温度计测出搅拌前后水的温差△T，而算出使水升高△T所需的热量Q。算出砝码下降所做的功W，由W=JQ，可得出热功当量J。焦耳最后测得热功当量是J=4.157焦耳/卡。目前国际公认的精确值是J=4.1868焦耳/蒸汽表卡，J=4.184焦耳/热化学卡。现在国际单位制中已规定热量的单位是焦耳，不再用卡作热量单位，因此热功当量将失去实用价值，但它在物理学的发展史上具有重要的历史意义。

图1

图2