大自然向自己提出了一个问题，即如何在飞行中捕捉照射到地球的光线，并将最难以捉摸的力量以坚硬的形式储存起来。植物吸收一种形式的力量——光，并产生另一种力量——化学差异。
Julius Robert von Mayer是一位德国医生、化学家和物理学家，也是热力学的创始人之一。他最著名的是在1841年阐述了能量守恒的原始陈述之一，现在被称为第一热力学定律的最初版本之一，即"能量既不能被创造也不能被摧毁"。1842年，Mayer将现在称为氧化的重要化学过程描述为任何生物能量的主要来源。他的成就被忽视，发现机械热当量的优先权归功于James Joule在次年的发现。他还提出植物将光转化为化学能。
早年生活
Mayer于1814年11月25日出生在Württemberg Baden-Württemberg的Heilbronn，现代德国，是一名药剂师的儿子。他在Heilbronn长大。完成Abitur后，他在Tübingen大学学习医学，在那里他是German Student Corps Corps Guestphalia的成员。在1838年期间，他获得了博士学位并通过了Staatsexamen。在1839/40年在巴黎逗留后，他以荷兰三桅帆船的船医身份离开，前往Jakarta进行航海。
虽然在这次航海之前他几乎没有对物理现象感兴趣，但他观察到风暴卷起的海浪比平静的海洋更温暖，这让他开始思考物理定律，特别是关于温暖的物理现象以及在燃烧过程中是仅考虑直接产生的热量，还是直接和间接产生的热量的总和的问题。在1841年2月回国后，Mayer致力于解决这个问题。
1841年他在Heilbronn定居并结了婚。
思想发展
即使在年幼的时候，Mayer也表现出对各种机械机制的浓厚兴趣。他是一个进行各种物理和化学实验的年轻人。事实上，他最喜欢的爱好之一是创造各种类型的电气装置和空气泵。很明显他很聪慧。因此，Mayer于1832年5月进入Eberhard-Karls University。在那里他学习了医学。
1837年，他和他的一些朋友因穿着被禁组织的颜色而被逮捕。这次逮捕的后果包括被大学开除一年和短期监禁。这次转向使Mayer前往瑞士、法国和荷属东印度。Mayer通过他的朋友Carl Baur的私人辅导从数学和工程中获得了一些额外的兴趣。1841年，Mayer回到Heilbronn从事医学工作，但物理学成为了他的新热情。
1841年6月，他完成了他的第一篇科学论文，题为"论力的定量和定性测定"。它在该地区的其他专业人士中大多被忽视。然后，Mayer对热及其运动领域产生了兴趣。他以数值形式提出了机械热当量的值。他也是第一个将现在称为氧化的重要化学过程描述为任何生物能量的主要来源的人。
1848年，他计算出在没有能量来源的情况下，太阳会在仅5000年内冷却下来，他建议陨石的撞击使其保持炽热。
由于他当时没有得到认真对待，他的成就被忽视，而James Joule得到了荣誉。Mayer在发现这一事实后几乎自杀。他在精神卫生机构花了一些时间来从这次事件和他的一些孩子的丧失中恢复。由于物理学和化学的先进性质，他的几篇论文被发表。1859年他获得了Tübingen大学哲学系的荣誉博士学位。他被忽视的工作在1862年由物理学家John Tyndall在伦敦皇家机构的讲座中复兴。1867年7月，Mayer发表了"Die Mechanik der Wärme"。这份出版物涉及热的力学及其运动。1867年11月5日，Mayer被Württemberg王国授予个人贵族身份von Mayer，这是英国爵位的德国等价物。Julius Robert von Mayer在德国去世。
用热量来代替，Mayer是第一个陈述能量守恒定律的人，这是现代物理学最基本的原则之一。能量守恒定律指出，在仅通过保守力相互作用的任何孤立物体系统中，系统的总机械能保持不变。Mayer首次尝试陈述能量守恒是他发送给Johann Christian Poggendorff的Annalen der Physik的一篇论文，他在其中假设了力的守恒Erhaltungssatz der Kraft。然而，由于Mayer缺乏物理学的高等培训，它包含了一些基本错误，没有被发表。Mayer坚定地继续追求这个想法，并与拒绝他的假设的Tübingen物理学教授Johann Gottlieb Nörremberg进行了争论。不过，Nörremberg确实给了Mayer一些宝贵的建议，说明如何从实验上检验这个想法；例如，如果动能转化为热能，水应该被振动加热。
Mayer不仅进行了这个演示，而且还确定了转化的定量因子，计算了机械热当量。他的调查结果在1842年的Justus von Liebig的Annalen der Chemie und Pharmacie五月版中发表。它被翻译为"无机自然力的评论"。在他的小册子Die organische Bewegung im Zusammenhang mit dem Stoffwechsel《与代谢有关的有机运动》，1845年，他指定了机械热当量的数值：最初为365 kgf·m/kcal，后来为425 kgf·m/kcal；现代值为4.184 kJ/kcal 426.6 kgf·m/kcal（热化学卡路里）和4.1868 kJ/kcal 426.9 kgf·m/kcal（国际蒸汽表卡路里）。
这种关系意味着，虽然功和热是不同的能量形式，但它们可以相互转化。这个定律现在被称为第一热力学定律，导致了由Hermann von Helmholtz在1847年明确阐述的能量守恒一般原理的制定。
Mayer关系
Mayer推导出了理想气体在恒定压力下的比热和恒定体积下的比热之间的关系。该关系为：
C P , m − C V , m = R ,
其中CP,m是恒定压力下的比热，CV,m是恒定体积下的比热，R是气体常数。
对于更一般的均匀物质，不仅仅是理想气体，差值的形式为，
见热容之间的关系，其中C P是等温压缩率。
从这个关系可以推断出几个结论：
- 由于等温压缩率β T是正量或零，恒定压力下的比热总是大于或等于恒定体积下的比热。
- 随着系统绝对温度接近零，CP,m和CV,m之间的差异也接近零。
- 对于不可压缩物质，CP,m和CV,m是相同的。同样对于几乎不可压缩的物质，如固体和液体，两种比热之间的差异可以忽略不计。
晚年生活
Mayer意识到他的发现的重要性，但他的科学表达能力不足导致了有辱人格的推测和来自科学界的阻力。当代物理学家拒绝了他的能量守恒原理，甚至备受推崇的物理学家Hermann von Helmholtz和James Prescott Joule也带着敌意看待他的想法。前者怀疑Mayer在物理问题上的资格，后者则与他展开了关于优先权的激烈争执。
1848年，他的两个孩子连续快速死亡，Mayer的心理健康恶化。他在1850年5月18日试图自杀，并被送进了精神卫生机构。在他被释放后，他成了一个支离破碎的人，仅在1860年才羞怯地重新进入公众生活。然而，与此同时，他的科学名声已经增长，他获得了对他成就的迟来的赞赏，尽管也许在他已经无法享受的阶段。
他继续精力充沛地从事医学工作，直到他去世。
荣誉
- 1840年Julius von Mayer获得了Württemberg王冠勋章十字勋章。
- 1869年Mayer获得了Poncelet奖。
- Heilbronn的Robert-Mayer-Gymnasium和Robert-Mayer-Volks- und Schulsternwarte以他的名字命名。
在化学方面，他发明了Mayer试剂，用于检测生物碱。
著作
- 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
