焦耳實驗英文解釋翻譯、焦耳實驗的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 Joule experiment

分詞翻譯：

焦耳的英語翻譯：

joule
【化】 joule
【醫】 joule

實驗的英語翻譯：

experiment; experimentation; test
【化】 experiment; experimentation
【醫】 experiment

專業解析

焦耳實驗（Joule's experiment）是19世紀英國物理學家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（James Prescott Joule）設計的一系列經典熱力學實驗，其核心目的是探究熱能、機械功與能量守恒之間的關系。該實驗通過定量測量機械功轉化為熱能的比值，首次為熱力學第一定律提供了實驗依據。

1.實驗定義與目的

焦耳實驗在漢英詞典中對應“Joule experiment”或“Joule's free expansion experiment”。其實驗裝置通過重物下落帶動槳輪攪拌水，測量水溫變化，從而證明“機械功與熱量之間存在當量關系”。這一發現奠定了能量守恒定律的基礎，并确立了熱功當量的數值（1 cal ≈ 4.184 J）。

2.實驗方法與結論

焦耳在絕熱容器中利用砝碼重力驅動葉片旋轉，使水因摩擦而升溫。通過精确測量水溫變化和砝碼下落高度，他得出“機械功完全轉化為熱能”的結論，公式表示為：

Q = W = mgh

其中( Q )為熱量，( W )為機械功，( m )、( g )、( h )分别為質量、重力加速度和高度。

3.科學意義與影響

該實驗證明了能量轉化與守恒的普適性，終結了“熱質說”的争議，并為熱力學第一定律（ΔU = Q - W）的數學表述提供了實驗支持。現代物理學中，焦耳實驗被廣泛應用于熱力學教學，其原理亦被國際單位制（SI）采納，能量單位“焦耳（J）”即源于此。

參考文獻

《大英百科全書》"Joule's Law"條目（https://www.britannica.com/science/Joules-law）
美國物理學會曆史檔案（https://www.aps.org/publications/）
《哲學雜志》1845年焦耳原始論文（DOI:10.1080/14786444508637443）

網絡擴展解釋

焦耳實驗是19世紀英國物理學家詹姆斯·焦耳為研究能量轉化與守恒而設計的一系列實驗，主要包括熱功當量測定實驗和電流熱效應實驗（即焦耳定律實驗）。以下是兩類實驗的詳細解釋：

一、熱功當量測定實驗（機械實驗）

實驗目的：驗證機械功與熱量的轉化關系，測定熱功當量。
實驗裝置：通過下落重物帶動絕熱容器中的槳葉旋轉，攪拌水産生熱量。
關鍵結論：

能量轉化：機械能（重物勢能）可轉化為熱能，且存在定量關系。焦耳測得1卡熱量約等于4.184焦耳的功（即熱功當量J≈4.184 J/cal）。
守恒性：下落重物的機械能減少量等于水的熱能增加量，為能量守恒定律提供了實驗基礎。

意義：該實驗首次定量驗證了能量轉化與守恒，推動了熱力學第一定律的建立（、8）。

二、焦耳定律實驗（電學實驗）

實驗目的：研究電流通過導體時産生的熱量與電流、電阻及時間的關系。
實驗裝置：通過測量電阻絲通電後氣體膨脹導緻的液柱高度變化，間接反映熱量（、5）。
焦耳定律公式：
$$
Q = I R t
$$
其中，( Q )為熱量，( I )為電流，( R )為電阻，( t )為時間。
結論：

電流産生的熱量與電流平方、電阻及時間成正比（、7）。
電能可完全轉化為熱能，進一步支持能量守恒定律。

意義：該定律為電路設計、電器發熱分析等提供了理論基礎（、7）。

焦耳的兩類實驗分别從機械能和電能角度揭示了能量轉化的規律：

熱功當量實驗證明機械能與熱能可相互轉化且總量守恒；
焦耳定律實驗量化了電能與熱能的轉化關系。
這些成果共同推動了能量守恒定律的最終确立，成為物理學基石之一。

如需進一步了解實驗細節，可參考、4、8等來源。