卡诺是如何发现能量守恒定律的?

卡诺是第一个发现能量守恒原理的人。一般认为,真正提出广义能量守恒原理的第一人是德国青年医生迈耶。

1840年,迈耶26岁。他作为一名“船医”随一艘开往东印度的荷兰船抵达爪哇。

在给船员治疗时,他发现赤道等热带地区的人血管中的静脉血比欧洲的要亮。

迈耶是一个有理化基础的人。他提出血液变红变亮是因为它富含氧气。他还研究动物热的问题。

在这个过程中,从食物到运动,迈耶产生了这样的想法:人类有机体只需要在食物中吸收较少的热量,就可以在高热带环境中做到。人体热量和肌肉机械功的能量来自食物,即化学能。

他进一步认识到,既然物理身体的热量来自化学能,如果输入动物身体的能量。如果输出是平衡的,那么所有这些形式的能量都必须守恒。

19世纪前半叶以前,科学史专家认为:“人们有一种预感,有一种‘力’,它以机械运动、化学亲合、电、光、热、磁等不同形式出现。根据各种情况,其中任何一种都可以转化为另一种。”

从伏打电池的化学能到物理能,从英国的尼克尔森电池电解水将物理能转化为化学能,从奥斯特和安培揭示的电能转化为机械能,法拉第也揭示了机械能转化为电能的逆向转化。这一系列的理论和实验使研究相互转化的条件成熟了。

从19的40年代开始,在世界范围内掀起了19大定律的发现热潮。十几位不同身份、不同国籍的学者几乎同时提出了广义能量原理,他们的工作方法和视角已经证明了这一原理的科学普适性。

其中,梅耶尔无疑是第一个。

1842年,迈耶写了《论无机自然的力》,指出力(能量)也和物质一样是“因”,一切因的首要性质是“不灭”。他说“力是一种不可摧毁的、可转换的失重物体”。

这就从因果的不灭性论证了“力(能量)”的不灭性。

这篇文章浓厚的德国传统色彩太投机了,真的很神奇。几经周折,论文发表在《化学与药学》杂志上。但是人家不理解,不关注。

之后,迈耶继续贡献,阐述了能量的守恒和转化。但由于这种纯哲学的色彩和基础,物理学界一直不认可。甚至在迈耶计算热功当量值的时候,物理学界依然对其嗤之以鼻。

最后,迈耶的推论越来越严格和准确,范围越来越广,直到化学、天文学和生命科学涵盖了今天宇宙中的所有现象。

焦耳是第一个对能量守恒定律的实验证明做出重要贡献的人。然而,这也是科学史所承认的。在焦耳去世之前,他并没有被划时代的作品所认可。