焦耳 James Prescott Joule

焦耳 James Prescott Joule
國立彰化師範大學物理學系研究所許嘉榕研究生/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

焦耳 〈1818-1889〉提出導線產生的熱量與電流平方成正比，即「焦耳定律」。他確認能量守恆與轉化定律，能量既不會憑空消失，也不會憑空產生。實驗得到熱量和功(能)的換算的「熱功當量」。後人為了紀念他，將能量的單位命名為「焦耳」。

焦耳於1818年出生於英國北部，家裡是釀酒工廠，焦耳5歲時醫生發現他脊椎側彎，但矯正不好，這缺陷使他在學校被同學嘲笑，於是決定讓他休學，請家庭老 師在家教他，經友人介紹當時的化學家道耳頓，於是焦耳成了道耳頓的學生，道耳頓教導他數學、哲學及化學還有將理論及實驗結合的研究方法，漸漸地焦耳對科學 產生了濃厚的興趣。1835年焦耳進入曼徹斯特大學唸書，畢業後便繼承家業，受到道耳頓的影響便開始做一些有趣的實驗科學研究。有一次他找來一匹馬，將電 流通到馬身上，觀察電流大小與馬反應程度。

1840焦耳把環形線圈放入裝水的試管內，通電流後會使水的溫度升高，發表了他第一篇研究報告：電流在導線中產生的熱量與通過電流平方成正比，此即「焦耳 定律」。他開始思考導電體放熱的問題，發現了每單位機械作功產生的熱量是一個定值，焦耳稱之為「熱功當量」。將此結果投稿給皇家學會會訊，但因研究主題過 於冷門，以及焦耳的學歷而被拒絕刊登，於是他轉寄給當時科學界的名人-法拉第，得到了法拉第的贊同，1844年俄國物理學家冷次發表了他的實驗結果，進一 步證明焦耳的正確性，在法拉第的推薦下，焦耳將這些成果發表了那兩篇文章。

焦耳與與另一年輕的科學家凱爾文在實驗上經常合作並發表論文。焦耳確定功與能量可互相轉換之後，便開始研究1卡的能量相當於多少焦耳的功，從1843 年起做了數百次的實驗，終於測定了熱功當量值：1卡等於4.15焦耳，證明了能量轉換與守恆定律。但大部分科學家不相信能量之間可互相轉換，所以英國皇家 學會並沒有支持他的研究。一直到1850有其他科學家做實驗結果證實，此時焦耳的研究才被肯定，同年當選為英國皇家學會的會員，兩年後獲皇家勳章。

爾後焦耳雖陸續發表不少文章，但仍勝不過年輕時的創造力，1873年後健康狀況惡化，60歲時發表了他最後一篇論文即退休了，1889年十月11日焦耳於索福特去世。

參考資料：
1. http://www.lh604.net/f32joulestory.htm
2. http://kc.kshs.kh.edu.tw/library/wenlian/mon-01.pdf
3. http://www.mrzl.com/mingrendangan/mingrendangan_7794.html