La nature s'est posé le problème de capturer en vol la lumière qui se déverse sur la Terre et de stocker la plus insaisissable de tous les pouvoirs sous une forme rigide. Les plantes absorbent une forme de puissance, la lumière ; et produisent une autre puissance, la différence chimique.
Julius Robert von Mayer était un médecin, chimiste et physicien allemand et l'un des fondateurs de la thermodynamique. Il est surtout connu pour avoir énoncé en 1841 l'une des déclarations originelles de la conservation de l'énergie ou ce qui est maintenant connu comme l'une des premières versions de la première loi de la thermodynamique, à savoir que « l'énergie ne peut être ni créée ni détruite ». En 1842, Mayer a décrit le processus chimique vital maintenant appelé oxydation comme la source primaire d'énergie pour toute créature vivante. Ses réalisations ont été ignorées et la priorité de la découverte de l'équivalent mécanique de la chaleur a été attribuée à James Joule l'année suivante. Il a également proposé que les plantes convertissent la lumière en énergie chimique.
Jeunesse
Mayer est né le 25 novembre 1814 à Heilbronn, Württemberg Bade-Wurtemberg, l'Allemagne moderne, fils d'un pharmacien. Il a grandi à Heilbronn. Après avoir obtenu son Abitur, il a étudié la médecine à l'Université de Tübingen, où il était membre de la Corps Guestphalia, un Corps d'étudiants allemands. En 1838, il a obtenu son doctorat et a réussi l'examen d'État. Après un séjour à Paris 1839/40, il a quitté le poste de médecin de bord sur un navire hollandais à trois mâts pour un voyage vers Jakarta.
Bien qu'il ne s'était guère intéressé auparavant à ce voyage aux phénomènes physiques, son observation que les vagues fouettées par la tempête sont plus chaudes que la mer calme l'a amené à réfléchir aux lois physiques, en particulier au phénomène physique de la chaleur et à la question de savoir si la chaleur directement développée seule, la chaleur de combustion, ou la somme des quantités de chaleur développées de manière directe et indirecte doivent être comptabilisées dans le processus de combustion. Après son retour en février 1841, Mayer a consacré ses efforts à résoudre ce problème.
En 1841, il s'est installé à Heilbronn et s'est marié.
Développement des idées
Même enfant, Mayer montrait un intérêt intense pour divers mécanismes. C'était un jeune homme qui menait diverses expériences de nature physique et chimique. En fait, l'un de ses passe-temps préférés était de créer divers types de dispositifs électriques et de pompes à air. Il était évident qu'il était intelligent. Par conséquent, Mayer a fréquenté l'Université Eberhard-Karls en mai 1832. Il a étudié la médecine pendant son séjour là-bas.
En 1837, lui et certains de ses amis ont été arrêtés pour avoir porté les couleurs d'une organisation interdite. Les conséquences de cette arrestation comprenaient une expulsion d'un an du collège et une brève période d'incarcération. Cette diversion a envoyé Mayer voyager en Suisse, en France et aux Indes orientales néerlandaises. Mayer a développé un intérêt supplémentaire pour les mathématiques et l'ingénierie grâce à son ami Carl Baur par tutorat privé. En 1841, Mayer est retourné à Heilbronn pour exercer la médecine, mais la physique est devenue sa nouvelle passion.
En juin 1841, il a complété son premier article scientifique intitulé « Sur la détermination quantitative et qualitative des forces ». Il a été largement ignoré par d'autres professionnels du domaine. Ensuite, Mayer s'est intéressé au domaine de la chaleur et de son mouvement. Il a présenté une valeur en termes numériques pour l'équivalent mécanique de la chaleur. Il a également été la première personne à décrire le processus chimique vital maintenant appelé oxydation comme la source primaire d'énergie pour toute créature vivante.
En 1848, il a calculé qu'en l'absence d'une source d'énergie, le Soleil refroidirait en seulement 5000 ans, et il a suggéré que l'impact des météorites le gardait chaud.
Comme il n'était pas pris au sérieux à l'époque, ses réalisations ont été ignorées et le crédit a été donné à James Joule. Mayer a failli se suicider après avoir découvert ce fait. Il a passé du temps dans des institutions mentales pour se rétablir de cela et de la perte de certains de ses enfants. Plusieurs de ses articles ont été publiés en raison de la nature avancée de la physique et de la chimie. Il a reçu un doctorat honorifique en 1859 de la faculté de philosophie à l'Université de Tübingen. Son travail ignoré a été ravivé en 1862 par le physicien collègue John Tyndall dans une conférence à la Royal Institution de Londres. En juillet 1867, Mayer a publié « Die Mechanik der Wärme ». Cette publication traitait de la mécanique de la chaleur et de son mouvement. Le 5 novembre 1867, Mayer a reçu la noblesse personnelle du Royaume de Württemberg von Mayer, qui est l'équivalent allemand d'une chevalerie britannique. Julius Robert von Mayer est mort en Allemagne.
it pour caloric, Mayer a été la première personne à énoncer la loi de la conservation de l'énergie, l'un des principes fondamentaux les plus importants de la physique moderne. La loi de la conservation de l'énergie stipule que l'énergie mécanique totale d'un système reste constante dans tout système isolé d'objets qui interagissent les uns avec les autres uniquement par des forces qui sont conservatrices. La première tentative de Mayer d'énoncer la conservation de l'énergie était un article qu'il a envoyé à Johann Christian Poggendorff's Annalen der Physik, dans lequel il a postulé une conservation de la force Erhaltungssatz der Kraft. Cependant, en raison du manque de formation avancée de Mayer en physique, il contenait certaines erreurs fondamentales et n'a pas été publié. Mayer a continué à poursuivre l'idée fermement et a argumenté avec le professeur de physique de Tübingen Johann Gottlieb Nörremberg, qui a rejeté son hypothèse. Nörremberg lui a cependant donné un certain nombre de suggestions précieuses sur la façon dont l'idée pourrait être examinée expérimentalement ; par exemple, si l'énergie cinétique se transforme en énergie thermique, l'eau devrait être réchauffée par vibration.
Mayer n'a pas seulement effectué cette démonstration, mais a également déterminé le facteur quantitatif de la transformation, en calculant l'équivalent mécanique de la chaleur. Le résultat de ses investigations a été publié en 1842 dans l'édition de mai de Justus von Liebig's Annalen der Chemie und Pharmacie. Il a été traduit par « Remarques sur les forces de la nature inorganique ». Dans son petit livret Die organische Bewegung im Zusammenhang mit dem Stoffwechsel Le mouvement organique en relation avec le métabolisme, 1845, il a spécifié la valeur numérique de l'équivalent mécanique de la chaleur : d'abord sous la forme 365 kgf·m/kcal, plus tard sous la forme 425 kgf·m/kcal ; les valeurs modernes sont 4,184 kJ/kcal 426,6 kgf·m/kcal pour la calorie thermochimique et 4,1868 kJ/kcal 426,9 kgf·m/kcal pour la calorie de la table de vapeur internationale.
Cette relation implique que, bien que le travail et la chaleur soient des formes différentes d'énergie, ils peuvent être transformés l'un en l'autre. Cette loi est maintenant appelée la première loi de la thermodynamique, et a conduit à la formulation du principe général de conservation de l'énergie, énoncé définitivement par Hermann von Helmholtz en 1847.
Relation de Mayer
Mayer a dérivé une relation entre la chaleur spécifique à pression constante et la chaleur spécifique à volume constant pour un gaz idéal. La relation est :
C P , m − C V , m = R ,
où CP,m est la chaleur spécifique à pression constante, CV,m est la chaleur spécifique à volume constant et R est la constante des gaz.
Pour des substances homogènes plus générales, pas seulement des gaz idéaux, la différence prend la forme,
voir les relations entre les capacités thermiques, où C P est la compressibilité isotherme.
De cette relation, plusieurs déductions peuvent être faites :
- Puisque la compressibilité isotherme β T est une quantité positive ou zéro, la chaleur spécifique à pression constante est toujours supérieure ou égale à la chaleur spécifique à volume constant.
- À mesure que la température absolue du système approche de zéro, la différence entre CP,m et CV,m approche également de zéro.
- Pour les substances incompressibles, CP,m et CV,m sont identiques. Également pour les substances qui sont presque incompressibles, comme les solides et les liquides, la différence entre les deux chaleurs spécifiques est négligeable.
Vie ultérieure
Mayer était conscient de l'importance de sa découverte, mais son incapacité à s'exprimer scientifiquement a conduit à des spéculations dégradantes et à la résistance de l'établissement scientifique. Les physiciens contemporains ont rejeté son principe de conservation de l'énergie, et même les physiciens acclamés Hermann von Helmholtz et James Prescott Joule ont considéré ses idées avec hostilité. Le premier doutait des qualifications de Mayer dans les questions physiques, et une dispute amère sur la priorité s'est développée avec ce dernier.
En 1848, deux de ses enfants sont décédés rapidement l'un après l'autre, et la santé mentale de Mayer s'est détériorée. Il a tenté de se suicider le 18 mai 1850 et a été commis à une institution mentale. Après sa libération, il était un homme brisé et ne s'est timidement réintégré à la vie publique qu'en 1860. Cependant, entre-temps, sa célébrité scientifique avait augmenté et il a reçu une appréciation tardive de ses réalisations, bien qu'à un moment où il n'était peut-être plus capable de l'apprécier.
Il a continué à travailler vigoureusement comme médecin jusqu'à sa mort.
Honneurs
- 1840 Julius von Mayer a reçu la Croix de Chevalier de l'Ordre de la Couronne du Württemberg.
- 1869 Mayer a reçu le prix Poncelet.
- Le Robert-Mayer-Gymnasium et le Robert-Mayer-Volks- und Schulsternwarte à Heilbronn portent son nom.
En chimie, il a inventé le réactif de Mayer qui est utilisé pour détecter les alcaloïdes.
Œuvres
- Ueber das Santonin : eine Inaugural-Dissertation, 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 . M. Müller, Heilbronn 1838 Digital edition by the University and State Library Düsseldorf
