芙蓉天下 发表于 2006-5-14 18:36

热力学历史上的重要人物! 大家谈谈为什么历史上中国人对热力学的贡献为什么这么少?

从18 世纪到现在, 热力学已经发展了200 多年了,

为什么世界人口最多的中国人在 18 世纪对物理, 数学等自然科学的贡献基本为零?







热力学历史上的重要人物


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布莱克(Joseph Black,1728-1799, 英国)
发现冰融化时,吸收热量,但温度不变。发现潜热(1761)  

 

瓦特(James Watt,1736-1819,英国)
改进蒸汽机,使工业效率大大提高(1765)

 

汤姆逊(Benjamin Thompson, 1753-1814, 又称拉姆福德伯爵 (Count Rumford), 美裔英国人)

发现热-功转换,热是能量的一种形式(1798)
 

卡诺 (Sadi Carnot,1796-1832, 法国)
卡诺循环,蒸汽机效率(1824)

 
克拉佩龙(Benoit-Pierre Clapeyron,1799-1864,法国)
根据对蒸汽机的研究,首次提出热力学第二定律(1834)。


迈尔 (Julius Robert Mayer, 1814-1878,荷兰)

能量守恒和转化定律(1842)


焦耳 (James Prescott Joule, 1818-1889,英国)
提出热力学第一定律(1843)。

威廉·汤姆生 (开尔文爵士,William Thomson (Lord Kelvin),1824-1907,英国)
开尔文温标(1848),独立发现绝对零度(1851, 比法国的阿蒙顿晚149年),与焦耳一起首次提出“宇宙趋向于能量耗散”的思想(1852)。

 
 
亥姆霍兹 (Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz, 1821-1894,德国)
创立能量守恒的数学定律(1847)。

 

詹姆斯·汤姆生 (James Thomson, 1822-1892, 英国)
开尔文的哥哥。与开尔文一样,都是神童。10岁上大学,18岁成为工程师。首次使用“热力学(thermodynamics)”这个名词(1849)

 
克劳修斯 (Rudolf Clausius, 1822-88,德国)
提出热力学第二定律(1850), 首次引入平均自由程概念(1858),首次定义“热温熵”(1865)。

 
麦克斯韦 (James Clerk Maxwell, 1831-79,英国)
创立电磁场理论,对气体分子运动论有很大贡献。引入“麦克斯韦妖(daemon)”来解释统计热力学(1871),提出气体分子速率分布定律(1872)。

 
玻尔兹曼 (Ludwig Boltzmann, 1844-1906,奥地利)
现代物理学奠基人。提出“各态遍历”原理(1871),给出熵的微观状态方程(玻尔兹曼方程) (1877)。

 
吉布斯 (Josiah Willard Gibbs, 1839-1903,美国)
合并能和熵,引入(Gibbs)自由能概念(1876)

 
能斯特(Walther Nernst, 1864-1941,德国)
提出热力学第三定律(1906),于1920年获Nobel物理奖。
 

路易斯(Gilbert Newton Lewis, 1875-1946,美国)

首次把热力学引入化学(1923)。





开尔文

  开尔文(1824~1907)是英国著名的物理学家,他的原名叫威廉·汤姆孙。他从小热爱数学,小时候就随其父亲在格拉斯哥大学旁听数学课,表现出天资聪明。后来他考入了剑桥大学,于1845年毕业,由于成绩突出获史密斯奖章。第二年他回到自己的母校格拉斯哥大学,并应聘为该校的教授,在这里任教五十三年。他是伦敦皇家学会会员,法国科学院院士,并担任过五年皇家学会会长。由于他在科学和工程上的成就,被封为开尔文勋爵。从被封后他就改名叫开尔文。后来他的很多科学成就和发表的论文,都是以开尔文的名字提出和命名。
  开尔文是杰出的理论物理和实验物理学家。他在电磁学和热学方面都取得了很大的成就。他用莱顿瓶的振荡实验推导出了电磁振荡频率的公式;设计、制造了很多非常有价值的电磁学测量仪器,如静电计、镜式电流计、双肩电桥等,这些仪器为电磁学的科学实验提供了条件。为了航海的需要。他改进了航海罗盘,制造了潮汐预报器和潮汐分析器。
  开尔文领导完成了从爱尔兰到纽芬兰的海底电缆铺设。这一伟大的工程,使他出了名。
  在热力学方面,他创立了热力学温度,目前已成为国际单位中测温的基本单位。他还是热力学第二定律的奠基人之一(另一人是克劳修斯),他提出的“不可能从单一热源取热使之完全变成有用功而不产生其它影响”的说法,被认为是热力学第二定律的标准说法。他在热电效应方面也取得了很大的成就,他和焦耳合作研究气体通过多孔塞后温度发生变化,提出了“焦耳—汤姆孙效应”,这一成果成为以后制造液态空气的理论根据。
  开尔文不仅在科学上取得了很多使人佩服的成就,同时他还有很值得人们学习的科学研究的思想、态度和方法。他很重视实践,能把理论和生产、工程结合起来,把教学、科研和生产建设联为一体;他尊重别人的研究成果,善于与别人合作,并能使自己的学生也参加到自己的科学研究中去;他谦虚、谨慎,不怕前进中的困难和失败,始终保持致力于科学事业的乐观精神。他一生中也提出过很多“失败”的见解和理论,但他不回避自己的错误,而是从中取得经验教训,因此也发表了许多为以后的科学研究者铭记的“名言”。他在科学的道路上克服了很多困难,他自己认为“我们都感到,对困难必须重视,不能回避;应该把它放在心里,希望能够解决它。无论如何,每个困难一定有解决的办法,虽然我们可能一生没有能找到”。在1896年为他举行的任教五十年大会上,开尔文曾这样说过:“我在过去55年里所极力追求的科学进展,可以用‘失败’这个词来标志。我现在不比50年以前当我开始担任教授时知道更多关于电和磁的力,或者关于以太、电与有重物之间的关系,或者关于化学亲合的性质。在失败中必有一些悲伤;但是在科学的追求中,本身包围的必要努力带来了很多愉快的斗争,这就使科学家避免了苦闷,而或许还会使他在日常工作中相当“快乐”。这反映了一个伟大科学家对于自己所从事的事业的乐观态度和宽阔胸怀。



焦耳


  焦耳(1818~1889)是英国人,1818年12月24日出生在曼彻斯特市一家啤酒厂主的家庭里,从小就跟着爸爸酿酒,没有进过学校。然而焦耳天资聪明,喜欢读书,常常一边劳动一边认字,自学到不少知识。后来,他幸运地认识了著名化学家道尔顿教授,便常常到他那里请教。从此,焦耳对自然科学,特别是实验科学产生了浓厚的兴趣。
  有一次,焦耳与哥哥一块找来一匹跛马,把电流通到马身上,马受到刺激便狂跳起来。焦耳记下电流的大小和马的狂跳程度,说这是用马来观察电击实验。还有一次,焦耳用火药枪发出的巨响做回声实验。为使响声更大些,他向枪膛中装了三倍的火药,结果枪口喷出的火焰把焦耳的眉毛都烧光了。
  24岁时,焦耳开始对通电导体放热的问题进行深入的研究。他把父亲的一间房子改成实验室,一有空便钻到实验室里忙个不停。焦耳首先把电阻丝盘绕在玻璃管上,做成一个电热器。然后把电热器放入一个玻璃瓶中,瓶中装有已知质量的水。给电热器通电并开始计时,用鸟羽毛轻轻搅动水,使水温度均匀。从插在水中的温度计,可随时观察到水温的变化。同时用电流计测出电流的大小。焦耳把这种实验做了一次又一次,大量数据使焦耳发现:电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电的时间成正比。
  焦耳把这一实验规律写成论文《关于金属导体和电池在电解时放出的热》,并于1841年发表在英国《哲学杂志》上。然而,论文并没有引起学术界的重视。因为在一些学者们看来,电与热的关系不能那么简单,况且焦耳只是一个酿酒师,又没有大学文凭。一年后,俄国彼德堡科学院院士楞次也做了电与热的实验,并得到与焦耳完全一致的结果。焦耳的论文才得到重视,后来人们把这个定律叫做焦耳定律。
  外界的冷落与赞美都没有影响焦耳对真理的追求,他仍继续着自己的实验工作。在完成电流热效应的研究之后,焦耳又进行了功与热量的转化实验。焦耳认为,自然界的能量是不能消灭的,消耗了机械能,总能得到相应的热能。因此,做功和传递热量之间一定存在着确定的数量关系。那么1卡的热量相当于多少焦耳的功呢?(今天,人们把这一换算关系叫做热功当量。)焦耳想用实验找到这一关系。为此,他精心设计了量热器,用不同方法进行实验探索。从1843年起在近40年当中,焦耳做了400多次实验,终于得出了比较精确的热功当量值1卡=4.15焦耳。这一数值与今天公认的热功当量值1卡=4.18焦耳比较起来虽然小了些,但在当时的实验条件下却是件了不起的事。焦耳的热功当量值曾保持了30年没有变化,这在物理学史上是极为罕见的。
  焦耳准确地测定热功当量,以无可辩驳的事实进一步证明了能的转化和守恒定律是客观真理。这一定律的确定,在理论上,不仅对自然科学的发展提供了一个坚实的理论基础,而且也为建立辩证唯物主义提供了有力的科学依据。在实践上,它给制造“永动机”的幻想做了“不能实现”的最后判决。总之,它使我们在扑朔迷离、千姿百态的物理现象中,不再无所适从,为人类认识自然、改造自然提供了强有力的武器。
  为了纪念这位物理学家的伟大业绩,物理学将功的单位命名为焦耳。



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熊猫羊 发表于 2006-5-14 19:13

当时内忧外患,大家为生存疲于奔命,哪来时间科研?
古代,近代中国并不缺少科学,读一读 英国人 Joseph Needham写的<<中国科技史>>就知道

<<天工开物>>和<<齐民要术>>曾被译成多国语言

熊猫羊 发表于 2006-5-14 19:35

个人很佩服Boltzman的精神,为他的自杀而挽惜.

对了Ostwald,和Ahrenfest也有较大的贡献
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