Природа поставила перед собой задачу, как поймать в полёте свет, льющийся на Землю, и сохранить самую неуловимую из всех сил в жёсткой форме. Растения принимают одну форму силы, свет; и производят другую силу, химическую разницу.
Julius Robert von Mayer был немецким врачом, химиком и физиком и одним из основателей термодинамики. Он наиболее известен тем, что сформулировал в 1841 году одно из исходных утверждений о сохранении энергии, или то, что в настоящее время известно как одна из первых версий первого закона термодинамики, а именно то, что «энергия не может быть ни создана, ни уничтожена». В 1842 году Mayer описал жизненно важный химический процесс, называемый окислением, как первичный источник энергии для любого живого существа. Его достижения были упущены, и приоритет открытия механического эквивалента тепла был приписан James Joule в следующем году. Он также предположил, что растения преобразуют свет в химическую энергию.
Ранняя жизнь
Mayer родился 25 ноября 1814 года в Heilbronn, Württemberg Baden-Württemberg, современной Германии, в семье фармацевта. Он вырос в Heilbronn. После завершения своего Abitur он изучал медицину в Университете Tübingen, где был членом Corps Guestphalia, немецкого студенческого корпуса. В 1838 году он получил докторскую степень и сдал Staatsexamen. После пребывания в Paris 1839/40 он уехал в качестве судового врача на голландском трёхмачтовом парусном корабле в путешествие в Jakarta.
Хотя перед этим путешествием он едва интересовался физическими явлениями, его наблюдение того, что волны, взбитые штормом, теплее, чем спокойное море, заставило его размышлять о физических законах, в частности о физическом явлении тепла и о вопросе о том, должно ли быть учтено только непосредственно развитое тепло, тепло сгорания, или сумма количеств тепла, развитых прямым и косвенным путём, в процессе горения. После его возвращения в феврале 1841 года Mayer посвятил свои усилия решению этой проблемы.
В 1841 году он обосновался в Heilbronn и женился.
Развитие идей
Ещё в детстве Mayer проявлял острый 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 был умён. Поэтому Mayer посещал Eberhard-Karls University в мае 1832 года. Он изучал медицину во время своего пребывания там.
В 1837 году он и некоторые из его друзей были арестованы за ношение couleurs запрещённой организации. Последствия этого ареста включали исключение из колледжа на один год и краткий период тюремного заключения. Это отступление отправило Mayer путешествовать в Switzerland, France и Dutch East Indies. Mayer привлёк дополнительный интерес к математике и инженерии от своего друга Carl Baur посредством частного репетиторства. В 1841 году Mayer вернулся в Heilbronn, чтобы заниматься медициной, но физика стала его новой страстью.
В июне 1841 года он завершил свою первую научную работу под названием «О количественном и качественном определении сил». Она была в значительной степени игнорирована другими профессионалами в этой области. Затем Mayer заинтересовался областью тепла и его движением. Он представил численное значение механического эквивалента тепла. Он также был первым человеком, который описал жизненно важный химический процесс, называемый окислением, как первичный источник энергии для любого живого существа.
Двадцать вопросов, восемь минут на часах и процентиль, измеренный по всем, кто его проходил. Без регистрации.
Пройти тест IQ →В 1848 году он подсчитал, что в отсутствие источника энергии Солнце охладилось бы всего за 5000 лет, и предположил, что удары метеоритов держали его в горячем состоянии.
Поскольку его не воспринимали всерьёз в то время, его достижения были упущены и заслуга была отдана James Joule. Mayer едва не совершил самоубийство после того, как обнаружил этот факт. Он провёл некоторое время в психиатрических учреждениях, чтобы восстановиться от этого и потери некоторых из его детей. Несколько его работ были опубликованы благодаря передовому характеру физики и химии. Ему была присуждена почётная докторская степень в 1859 году философским факультетом Университета Tübingen. Его упущенная работа была возрождена в 1862 году сотрудником-физиком John Tyndall в лекции в London Royal Institution. В июле 1867 года Mayer опубликовал «Die Mechanik der Wärme». Эта публикация касалась механики тепла и его движения. 5 ноября 1867 года Mayer была присуждена личная дворянство королевством Württemberg von Mayer, что является немецким эквивалентом британского рыцарства. Julius Robert von Mayer умер в Германии.
it for caloric, Mayer был первым человеком, который сформулировал закон сохранения энергии, один из наиболее фундаментальных принципов современной физики. Закон сохранения энергии гласит, что полная механическая энергия системы остаётся постоянной в любой изолированной системе объектов, которые взаимодействуют друг с другом только посредством консервативных сил. Первая попытка Mayer сформулировать сохранение энергии была статьёй, которую он отправил в Annalen der Physik Johann Christian Poggendorff, в которой он постулировал сохранение силы Erhaltungssatz der Kraft. Однако из-за отсутствия у Mayer передовой подготовки по физике она содержала некоторые фундаментальные ошибки и не была опубликована. Mayer продолжил настойчиво追求 идею и спорил с профессором физики Tübingen Johann Gottlieb Nörremberg, который отклонил его гипотезу. Nörremberg, однако, дал Mayer ряд ценных предложений о том, как идею можно было бы проверить экспериментально; например, если кинетическая энергия преобразуется в тепловую энергию, вода должна нагреваться вибрацией.
Mayer не только проводил эту демонстрацию, но и определил количественный фактор преобразования, вычислив механический эквивалент тепла. Результат его исследований был опубликован в 1842 году в майском издании Annalen der Chemie und Pharmacie Justus von Liebig. Это было переведено как «Замечания о силах неорганической природы» В его буклете Die organische Bewegung im Zusammenhang mit dem Stoffwechsel «Органическое движение в связи с обменом веществ», 1845 он указал численное значение механического эквивалента тепла: сначала как 365 kgf·m/kcal, позже как 425 kgf·m/kcal; современные значения составляют 4.184 kJ/kcal 426.6 kgf·m/kcal для термохимической калории и 4.1868 kJ/kcal 426.9 kgf·m/kcal для международной паровой таблицы калории.
Это соотношение означает, что, хотя работа и тепло являются различными формами энергии, они могут быть преобразованы друг в друга. Этот закон теперь называется первым законом термодинамики и привёл к формулировке общего принципа сохранения энергии, окончательно сформулированного Hermann von Helmholtz в 1847 году.
Соотношение Mayer
Mayer вывел соотношение между удельной теплоёмкостью при постоянном давлении и удельной теплоёмкостью при постоянном объёме для идеального газа. Соотношение:
C P , m − C V , m = R ,
где CP,m — удельная теплоёмкость при постоянном давлении, CV,m — удельная теплоёмкость при постоянном объёме и R — газовая постоянная.
Для более общих однородных веществ, а не просто идеальных газов, разница принимает форму,
см. соотношения между теплоёмкостями, где C P — изотермическая сжимаемость.
Из этого соотношения можно сделать несколько выводов:
- Поскольку изотермическая сжимаемость β T является положительной величиной или нулём, удельная теплоёмкость при постоянном давлении всегда больше или равна удельной теплоёмкости при постоянном объёме.
- Когда абсолютная температура системы приближается к нулю, разница между CP,m и CV,m также приближается к нулю.
- Для несжимаемых веществ CP,m и CV,m идентичны. Также для веществ, которые почти несжимаемы, таких как твёрдые тела и жидкости, разница между двумя удельными теплоёмкостями незначительна.
Более поздняя жизнь
Mayer осознавал важность своего открытия, но его неспособность выражать себя научно привела к унизительным спекуляциям и сопротивлению научного сообщества. Современные физики отвергли его принцип сохранения энергии, и даже прославленные физики Hermann von Helmholtz и James Prescott Joule смотрели на его идеи враждебно. Первый сомневался в квалификации Mayer в физических вопросах, а с последним разгорелся горячий спор о приоритете.
В 1848 году двое из его детей умерли в быстрой последовательности, и психическое здоровье Mayer ухудшилось. Он попытался совершить самоубийство 18 мая 1850 года и был помещён в психиатрическое учреждение. После его освобождения он был сломленным человеком и только робко вернулся в общественную жизнь в 1860 году. Однако в то же время его научная слава выросла, и он получил позднее признание своего достижения, хотя, возможно, в то время, когда он уже был не в состоянии наслаждаться им.
Он продолжал энергично работать врачом до самой своей смерти.
Награды
- 1840 Julius von Mayer получил Knight Cross of the Order of the Crown Württemberg.
- 1869 Mayer получил prix Poncelet.
- Robert-Mayer-Gymnasium и Robert-Mayer-Volks- und Schulsternwarte в Heilbronn носят его имя.
В химии он изобрёл реактив Mayer, который используется при обнаружении алкалоидов.
Работы
- 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


