焦耳

　　能量转换与守恒定律又称热力学第一定律、能量不灭定律，它是指能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他的形式，或从一个物体转移到其他物体，在这一过程中其总量不变。

　　从18世纪后期开始，蒸汽机得到迅速推广应用，但关于热能与机械作功的理论尚未建立，工程师们主要凭经验进行摸索。1824年，法国工程师卡诺（N. L.S.Carnod，1796－1832）提出了理想热机理论，奠定了热力学的第一个理论基础。

　　1840年，德国医生、物理学家迈尔（J.R.Mayer，1814－1878）在研究人体内化学能与热能转换问题时，得出“如果人体各种形式能的输入、支出是平衡的，那么所有这些能在量上必定是守恒的”结论。1842年，迈尔把这一概念拓展到了人体以外，表达了物理化学过程中能量守恒的思想。

　　1840年，英国物理学家焦耳（J.P.Joule，1818－1889）通过实验给出了电能转化为热能的定量关系。1843～1847年，焦耳设计并进行了一系列巧妙的实验，测得了机械作功、电能、热能之间能量转换的全过程，并第一次给出了热功当量的数值。焦耳的实验和热功当量的测定表明：自然界的能是不能被毁灭的，热只是能的一种形式。

　　1847年，德国物理学家亥姆霍兹（H.Helmholtz，1821－1894）在《论力的守恒》一书中，首先以数学形式表达了孤立系统中机械能的守恒，继而把能量概念推广到热学、电磁学、天文学和生理学领域，系统、严密地阐述了能量的各种形式相互转换和守恒的思想。

　　能量转换与守恒定律是自然科学内在统一性的第一个伟大证据，它为各种能源动力机械的技术进步提供了理论基础，并彻底打破了当时流行的“永动机”幻想，促进了工业革命的发展。