焦耳实验英文解释翻译、焦耳实验的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 Joule experiment

分词翻译：

焦耳的英语翻译：

joule
【化】 joule
【医】 joule

实验的英语翻译：

experiment; experimentation; test
【化】 experiment; experimentation
【医】 experiment

专业解析

焦耳实验（Joule's experiment）是19世纪英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（James Prescott Joule）设计的一系列经典热力学实验，其核心目的是探究热能、机械功与能量守恒之间的关系。该实验通过定量测量机械功转化为热能的比值，首次为热力学第一定律提供了实验依据。

1.实验定义与目的

焦耳实验在汉英词典中对应“Joule experiment”或“Joule's free expansion experiment”。其实验装置通过重物下落带动桨轮搅拌水，测量水温变化，从而证明“机械功与热量之间存在当量关系”。这一发现奠定了能量守恒定律的基础，并确立了热功当量的数值（1 cal ≈ 4.184 J）。

2.实验方法与结论

焦耳在绝热容器中利用砝码重力驱动叶片旋转，使水因摩擦而升温。通过精确测量水温变化和砝码下落高度，他得出“机械功完全转化为热能”的结论，公式表示为：

Q = W = mgh

其中( Q )为热量，( W )为机械功，( m )、( g )、( h )分别为质量、重力加速度和高度。

3.科学意义与影响

该实验证明了能量转化与守恒的普适性，终结了“热质说”的争议，并为热力学第一定律（ΔU = Q - W）的数学表述提供了实验支持。现代物理学中，焦耳实验被广泛应用于热力学教学，其原理亦被国际单位制（SI）采纳，能量单位“焦耳（J）”即源于此。

参考文献

《大英百科全书》"Joule's Law"条目（https://www.britannica.com/science/Joules-law）
美国物理学会历史档案（https://www.aps.org/publications/）
《哲学杂志》1845年焦耳原始论文（DOI:10.1080/14786444508637443）

网络扩展解释

焦耳实验是19世纪英国物理学家詹姆斯·焦耳为研究能量转化与守恒而设计的一系列实验，主要包括热功当量测定实验和电流热效应实验（即焦耳定律实验）。以下是两类实验的详细解释：

一、热功当量测定实验（机械实验）

实验目的：验证机械功与热量的转化关系，测定热功当量。
实验装置：通过下落重物带动绝热容器中的桨叶旋转，搅拌水产生热量。
关键结论：

能量转化：机械能（重物势能）可转化为热能，且存在定量关系。焦耳测得1卡热量约等于4.184焦耳的功（即热功当量J≈4.184 J/cal）。
守恒性：下落重物的机械能减少量等于水的热能增加量，为能量守恒定律提供了实验基础。

意义：该实验首次定量验证了能量转化与守恒，推动了热力学第一定律的建立（、8）。

二、焦耳定律实验（电学实验）

实验目的：研究电流通过导体时产生的热量与电流、电阻及时间的关系。
实验装置：通过测量电阻丝通电后气体膨胀导致的液柱高度变化，间接反映热量（、5）。
焦耳定律公式：
$$
Q = I R t
$$
其中，( Q )为热量，( I )为电流，( R )为电阻，( t )为时间。
结论：

电流产生的热量与电流平方、电阻及时间成正比（、7）。
电能可完全转化为热能，进一步支持能量守恒定律。

意义：该定律为电路设计、电器发热分析等提供了理论基础（、7）。

焦耳的两类实验分别从机械能和电能角度揭示了能量转化的规律：

热功当量实验证明机械能与热能可相互转化且总量守恒；
焦耳定律实验量化了电能与热能的转化关系。
这些成果共同推动了能量守恒定律的最终确立，成为物理学基石之一。

如需进一步了解实验细节，可参考、4、8等来源。