Юлиус фон Майер - Julius von Mayer

Не путать с Юлиус Лотар Мейер.

Юлиус Роберт фон Майер
Юлиус Роберт фон Майер
Родившийся	Юлиус Роберт Майер[1] 25 ноября 1814 г. Хайльбронн
Умер	20 марта 1878 г.(1878-03-20) (63 года) Хайльбронн, Германская Империя
Национальность	Немецкий
Альма-матер	Тюбингенский университет
Известен	Первый закон термодинамики Реагент Майера
Награды	Медаль Копли (1871)
Научная карьера
Поля	Физика
Под влиянием	Уильям Томсон

Юлиус Роберт фон Майер (25 ноября 1814 - 20 марта 1878) был немец врач, химик и физик и один из основателей термодинамика. Он наиболее известен тем, что в 1841 году провозгласил одно из первоначальных заявлений сохранение энергии или то, что сейчас известно как одна из первых версий первый закон термодинамики, а именно, что «энергия не может быть ни создана, ни уничтожена».^[2][3] В 1842 году Майер описал жизненно важные химический процесс теперь называется окисление в качестве основного источника энергия для любого живое существо. Его достижения не были замечены и были приоритетными для открытия механический эквивалент тепла был приписан Джеймс Джоуль в следующем году. Он также предложил растения преобразовывать свет в химическую энергию.

Ранние годы

Майер родился 25 ноября 1814 г. в г. Хайльбронн, Вюртемберг (Баден-Вюртемберг, современная Германия), сын фармацевт. Он вырос в Хайльбронне. После завершения его Abitur, он изучал медицину в Тюбингенский университет, где он был членом Корпус Гестфалия, а Немецкий студенческий корпус. В 1838 году он получил докторскую степень, а также сдал Staatsexamen. После пребывания в Париже (1839/40) он уехал корабельным врачом на корабле. нидерландский язык трехмачтовый парусник для путешествия в Джакарта.

Хотя до этого путешествия он мало интересовался физические явления, его наблюдение, что набегающие штормом волны теплее, чем спокойное море, заставило его задуматься о физические законы, в частности о физическом явлении тепла и вопросе должно ли в процессе горения учитываться только непосредственно выделяемое тепло (теплота сгорания) или сумма количеств тепла, выделяемого прямым и косвенным способами. После своего возвращения в феврале 1841 года Майер посвятил свои усилия решению этой проблемы.

В 1841 г. поселился в Хайльбронн и женился.

Развитие идей

Еще в детстве Майер проявлял большой интерес к различным механическим механизмам. Он был молодым человеком, который проводил различные эксперименты физического и химического характера. Фактически, одним из его любимых хобби было создание различных типов электрических устройств и воздушных насосов. Было очевидно, что он умен. Поэтому в мае 1832 года Майер учился в университете Эберхарда-Карла. Во время своего пребывания там он изучал медицину.

В 1837 году он и несколько его друзей были арестованы за ношение советчики запрещенной организации. Последствия этого ареста включали исключение из колледжа на один год и непродолжительное заключение. Это отвлечение заставило Майера отправиться в Швейцарию, Францию ​​и Голландская Ост-Индия. Майер привлек дополнительный интерес к математике и инженерии у своего друга Карла Баура через частные уроки. В 1841 году Майер вернулся в Хайльбронн, чтобы заняться медициной, но его новой страстью стала физика.

В июне 1841 года он завершил свою первую научную работу под названием «О количественном и качественном определении сил». Другие профессионалы в этой области в основном игнорировали это. Затем Майер заинтересовался областью тепла и его движением. Он представил числовое значение механического эквивалента тепла. Он также был первым человеком, описавшим жизненно важный химический процесс, который теперь называется окислением, как основной источник энергии для любого живого существа.

В 1848 году он подсчитал, что в отсутствие источника энергии Солнце остынет всего за 5000 лет, и предположил, что столкновение с метеоритами сохраняет его горячим.^[4]

Поскольку в то время его не воспринимали всерьез, его достижения не принимались во внимание, и было отдано должное. Джеймс Джоуль. Майер чуть не покончил с собой после того, как обнаружил этот факт. Он провел некоторое время в психиатрических больницах, чтобы оправиться от этого и потери некоторых из своих детей. Некоторые из его статей были опубликованы из-за передового характера физики и химии. Он был удостоен почетной докторской степени в 1859 году философским факультетом Тюбингенский университет. Его забытая работа была возобновлена ​​в 1862 году коллегой-физиком. Джон Тиндалл на лекции в Лондонском Королевском институте. В июле 1867 года Майер опубликовал «Die Mechanik der Wärme». Публикация посвящена механике тепла и его движения. 5 ноября 1867 г. Майер был награжден личным дворянством от Королевство Вюртемберг (фон Майер), что является немецким эквивалентом британского рыцарства. Юлиус Роберт фон Майер умер в Германии.

Что касается калорийности, Майер был первым, кто сформулировал закон сохранения энергии, один из самых фундаментальных принципов современной физики. Закон сохранения энергии гласит, что полная механическая энергия системы остается постоянной в любой изолированной системе объектов, которые взаимодействуют друг с другом только посредством сил, которые консервативный Первой попыткой Майера заявить о сохранении энергии была статья, которую он отправил в Иоганн Кристиан Поггендорф с Annalen der Physik, в котором он постулировал сохранение силы (Erhaltungssatz der Kraft). Однако из-за отсутствия у Майера повышения квалификации в физика, он содержал принципиальные ошибки и не был опубликован. Майер продолжал преследовать идею стойко и спорил с Тюбинген профессор физики Иоганн Готтлиб Норремберг, который отверг его гипотеза. Однако Норремберг дал Майеру ряд ценных предложений о том, как эту идею можно исследовать экспериментально; например, если кинетическая энергия превращается в тепловую энергию, вода должна нагреваться вибрация.

Майер не только выполнил эту демонстрацию, но и определил количественный коэффициент превращения, вычислив механический эквивалент тепла. Результат его исследований был опубликован в 1842 г. в майском выпуске журнала. Юстус фон Либих с Annalen der Chemie und Pharmacie.^[5][6] Это было переведено как Замечания о силах неорганической природы^[7] В его буклете Die Organische Bewegung im Zusammenhang mit dem Stoffwechsel (Органическое движение в связи с метаболизмом, 1845) он определил числовое значение механического эквивалента тепла: сначала как 365 кгс · М / ккал,^[8] позже - 425 кгс · м / ккал; современные значения 4,184 кДж / ккал (426,6 кгс · м / ккал) для термохимической калорийности и 4,1868 кДж / ккал (426,9 кгс · м / ккал) для калорий в международной паровой таблице.

Это соотношение подразумевает, что, хотя работа и тепло - разные формы энергии, они могут преобразовываться друг в друга. Этот закон теперь называется первый закон термодинамики, и привел к формулировке общего принципа сохранение энергии, окончательно заявленный Герман фон Гельмгольц в 1847 г.

Отношение Майера

Майер вывел соотношение между удельной теплотой при постоянном давлении и удельной теплотой при постоянном объеме для идеального газа. Отношение следующее:

${\displaystyle C_{P,m}-C_{V,m}=R}$,

куда C_Вечера это удельная теплоемкость при постоянном давление, C_{V, м} - удельная теплоемкость при постоянном объем и р это газовая постоянная.

Для более общих однородных веществ, а не только для идеальных газов, различие имеет вид

${\displaystyle C_{P}-C_{V}=VT{\frac {\alpha ^{2}}{\beta _{T}}}\,}$

(видеть отношения между тепловыми мощностями ), куда ${\displaystyle C_{P}}$ - теплоемкость тела при постоянном давлении, ${\displaystyle C_{V}}$ - теплоемкость при постоянном объеме, ${\displaystyle V}$ объем, ${\displaystyle T}$ это температура, ${\displaystyle \alpha _{T}}$ это коэффициент теплового расширения и ${\displaystyle \beta }$ изотермический сжимаемость.

Из этого соотношения можно сделать несколько выводов:^[9]

• Поскольку изотермическая сжимаемость ${\displaystyle \beta _{T}}$ положительна для всех фаз, а квадрат коэффициента теплового расширения ${\displaystyle {\alpha }}$ является положительной величиной или нулем, удельная теплоемкость при постоянном давлении всегда больше или равна удельной теплоемкости при постоянном объеме.

${\displaystyle C_{P,m}}$ ≥ ${\displaystyle C_{V,m}}$

• Поскольку абсолютная температура системы стремится к нулю, разница между C_Вечера и C_{V, м} также приближается к нулю.
• За несжимаемый вещества, C_Вечера и C_{V, м} идентичны. Также для почти несжимаемых веществ, таких как твердые вещества и жидкости, разница между двумя значениями удельной теплоемкости незначительна.

Более поздняя жизнь

О споре о приоритете с Джоуль см. В основной статье Механический эквивалент тепла: приоритет.

Майер осознавал важность своего открытия, но его неспособность выразить себя с научной точки зрения привела к унижению его достоинства.^{[требуется разъяснение ]} спекуляции и сопротивление со стороны научного истеблишмента. Современные физики отвергли его принцип сохранения энергии, и даже известные физики Герман фон Гельмгольц и Джеймс Прескотт Джоуль относился к его идеям враждебно. Первый сомневался в квалификации Майера в физических вопросах, и со вторым разгорелся ожесточенный спор о приоритете.

В 1848 году двое из его детей быстро умерли подряд, и Майер душевное здоровье ухудшился. Он предпринял попытку самоубийства 18 мая 1850 года и был помещен в психиатрическую лечебницу.^{[нужна цитата ]} После освобождения он был сломленным человеком и лишь робко вернулся в общественную жизнь в 1860 году. Однако тем временем его научная слава росла, и он поздно получил признание своих достижений, хотя, возможно, на той стадии, когда он был больше не могу наслаждаться этим.

Он продолжал активно работать врачом до самой смерти.

Почести

• 1840 Юлиус фон Майер получил Рыцарский крест Орден Короны (Вюртемберг).
• 1869 Майер получил приз Понселе.^[10]
• В Роберт-Майер-Гимназия и Роберт-Майер-Фолькс- унд Schulsternwarte в Хайльбронн носить его имя.

В области химии он изобрел Реагент Майера который используется для обнаружения алкалоидов.

Работает

• Ueber das Santonin: eine Inaugural-Диссертация, welche zur Erlangung der Doctorwürde in der Medicin & Chirurgie unter dem Praesidium von Wilhelm Rapp im July 1838 der öffentlichen Prüfung vorlegt Julius Robert Mayer . М. Мюллер, Хайльбронн 1838 г. Цифровое издание посредством Университет и государственная библиотека Дюссельдорфа

Рекомендации

1. Облагорожен в 1867 году.
2. Майер, Роберт (1841). Статья: «Замечания о силах природы»; цитируется в: Lehninger, A. (1971). Биогенергетика - молекулярная основа биологических преобразований энергии, 2-е изд. Лондон: The Benjamin / Cummings Publishing Company. Первый Закон
3. «30+ вариаций первого закона термодинамики». Публикации IoHT. Отсутствует или пусто | url = (помощь)
4. Геллеманс, Александр; Брайан Банч (1988). Расписания науки. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Саймон и Шустер. стр.316. ISBN  978-0-671-62130-8.
5. Дж. Р. фон Майер, Annalen der Chemie und Pharmacie 43, 233 (1842).
6. Майер, Дж. Р. (1842). "Bemerkungen über die Kräfte der unbelebten Natur". Annalen der Chemie und Pharmacie. 42 (2): 233–240. Дои:10.1002 / jlac.18420420212. HDL:2027 / мкмн. 319510020751527.
7. Майер, Дж. Р. (1862). «Замечания о силах неорганической природы». Философский журнал. 4. 24 (162): 371–377. Дои:10.1080/14786446208643372.
8. В физическая единица кгс · м / ккал измеряет механическую энергию, в кгс · М, от тепловой энергии, в ккал. Механическая энергия измеряется на основе увеличения масса из м кг на высоту час м против земного притяжения. Это эквивалентно энергии mgh джоули, куда грамм это стандартная сила тяжести. Таким образом, 1 кгс · м / ккал = 9,80665 Дж / ккал.
9. Болес, Юнус А. Шенгель, Майкл А. (25 января 2010 г.). Термодинамика: инженерный подход (7-е изд.). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN  978-0-07-736674-2.
10. "Приз". Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences. Том 71, Juillet à Décembre 1870. Париж: Готье-Виллар. 1870. с. 974.

дальнейшее чтение

• Канева, Кеннет Л. (1993). Роберт Майер и сохранение энергии. Издательство Принстонского университета. ISBN  978-0-691-08758-0.

внешняя ссылка

• СМИ, связанные с Юлиус Роберт фон Майер в Wikimedia Commons
• Котировки, связанные с Юлиус фон Майер в Викицитатнике