Юлиус Роберт фон Майер (25 ноября 1814 г. – 20 марта 1878 г.) был немецким врачом , химиком и физиком , одним из основателей термодинамики . Он наиболее известен тем, что в 1841 году сформулировал одно из первоначальных утверждений о сохранении энергии или то, что сейчас известно как одна из первых версий первого закона термодинамики , а именно, что «энергия не может быть ни создана, ни уничтожена». [1] [2] В 1842 году Майер описал жизненно важный химический процесс , который сейчас называют окислением, как основной источник энергии для любого живого существа . Он также предположил, что растения преобразуют свет в химическую энергию.
Его достижения были проигнорированы, и в следующем году приоритет открытия в 1842 году механического эквивалента тепла был приписан Джеймсу Джоулю .
Майер родился 25 ноября 1814 года в Хайльбронне , Вюртемберг ( Баден-Вюртемберг , современная Германия), в семье фармацевта . Он вырос в Хайльбронне. После получения аттестата зрелости он изучал медицину в Тюбингенском университете , где был членом Корпуса Гестфалии , немецкого студенческого корпуса . В 1838 году он получил докторскую степень, а также сдал Staatsexamen . После пребывания в Париже (1839/40) он отправился судовым врачом на голландском трехмачтовом парусном судне в Джакарту .
Хотя до этого путешествия он вряд ли интересовался физическими явлениями , его наблюдение, что штормовые волны теплее, чем спокойное море, заставило его задуматься о физических законах , в частности о физическом явлении тепла и о вопросе, следует ли учитывать в процессе горения только непосредственно выделяемое тепло ( тепло сгорания ) или сумму количеств тепла, выделяемого прямым и косвенным способами . После своего возвращения в феврале 1841 года Майер посвятил свои усилия решению этой проблемы.
В 1841 году он поселился в Хайльбронне и женился.
Даже будучи маленьким ребенком, Майер проявлял большой интерес к различным механическим механизмам. Он был молодым человеком, который проводил различные эксперименты физического и химического характера. Фактически, одним из его любимых хобби было создание различных типов электрических устройств и воздушных насосов. Было очевидно, что он был умен. Поэтому Майер поступил в Университет Эберхарда-Карла в мае 1832 года. Во время своего пребывания там он изучал медицину.
В 1837 году он и некоторые из его друзей были арестованы за ношение цветов запрещенной организации. Последствия этого ареста включали исключение из колледжа на один год и краткий период тюремного заключения. Это отвлечение заставило Майера отправиться в Швейцарию, Францию и Голландскую Ост-Индию . Майер получил дополнительный интерес к математике и инженерии от своего друга Карла Баура через частных репетиторов. В 1841 году Майер вернулся в Хайльбронн, чтобы заниматься медициной, но физика стала его новой страстью.
В июне 1841 года он завершил свою первую научную работу под названием «О количественном и качественном определении сил». Она была в значительной степени проигнорирована другими специалистами в этой области. Затем Майер заинтересовался областью тепла и его движения. Он представил значение в численном выражении для механического эквивалента тепла. Он также был первым человеком, который описал жизненно важный химический процесс, теперь называемый окислением, как первичный источник энергии для любого живого существа.
В 1848 году он подсчитал, что при отсутствии источника энергии Солнце остынет всего за 5000 лет, и предположил, что удары метеоритов поддерживают его горячим. [3]
Поскольку в то время его не воспринимали всерьез, его достижения были проигнорированы, и заслуги были отданы Джеймсу Джоулю . Майер чуть не покончил с собой после того, как обнаружил этот факт. Он провел некоторое время в психиатрических лечебницах, чтобы оправиться от этого и потери некоторых из своих детей. Несколько его работ были опубликованы из-за передовой природы физики и химии. В 1859 году он был удостоен почетной докторской степени философским факультетом Тюбингенского университета . Его проигнорированная работа была возрождена в 1862 году коллегой-физиком Джоном Тиндалем в лекции в Лондонском королевском институте. В июле 1867 года Майер опубликовал «Die Mechanik der Wärme». Эта публикация касалась механики тепла и его движения. 5 ноября 1867 года Майер был удостоен личного дворянства Королевством Вюртемберг (фон Майер), что является немецким эквивалентом британского рыцарства. фон Майер умер в Германии в 1878 году.
После того, как Сади Карно сформулировал это для теплорода [ необходимо разъяснение ] , Майер был первым человеком, сформулировавшим закон сохранения энергии, один из самых фундаментальных принципов современной физики. Закон сохранения энергии гласит, что полная механическая энергия системы остается постоянной в любой изолированной системе объектов, которые взаимодействуют друг с другом только посредством сил, которые являются консервативными . Первой попыткой Майера сформулировать закон сохранения энергии была статья, которую он послал в Annalen der Physik Иоганна Христиана Поггендорфа , в которой он постулировал сохранение силы ( Erhaltungssatz der Kraft ). Однако из-за отсутствия у Майера продвинутой подготовки в области физики , статья содержала некоторые фундаментальные ошибки и не была опубликована. Майер продолжал упорно развивать эту идею и спорил с профессором физики из Тюбингена Иоганном Готлибом Нёррембергом , который отверг его гипотезу . Однако Нёрремберг дал Майеру ряд ценных предложений о том, как эту идею можно проверить экспериментально; например, если кинетическая энергия преобразуется в тепловую, вода должна нагреваться за счет вибрации .
Майер не только выполнил эту демонстрацию, но и определил количественный фактор превращения, вычислив механический эквивалент тепла. Результат его исследований был опубликован в 1842 году в майском издании « Annalen der Chemie und Pharmacie » Юстуса фон Либиха . [ 4] [5] Он был переведен как «Замечания о силах неорганической природы» [6] В своей брошюре « Органическое движение в связи с метаболизмом» ( Die organische Bewegung im Zusammenhang mit dem Stoffwechsel , 1845) он указал численное значение механического эквивалента тепла: сначала как 365 кгс · м/ккал, [7] позже как 425 кгс · м/ккал; современные значения составляют 4,184 кДж /ккал (426,6 кгс·м/ккал) для термохимической калории и 4,1868 кДж/ккал (426,9 кгс·м/ккал) для международной паровой калории.
Это соотношение подразумевает, что, хотя работа и тепло являются различными формами энергии, они могут быть преобразованы друг в друга. Этот закон теперь называется первым законом термодинамики и привел к формулировке общего принципа сохранения энергии , окончательно сформулированного Германом фон Гельмгольцем в 1847 году.
Майер вывел соотношение между удельной теплотой при постоянном давлении и удельной теплотой при постоянном объеме для идеального газа. Соотношение имеет вид:
,
где C P,m — молярная удельная теплоемкость при постоянном давлении , C V,m — молярная удельная теплоемкость при постоянном объеме , а R — газовая постоянная .
Майер осознавал важность своего открытия, но его неспособность выразить себя научно привела к унизительным [ уточнение необходимо ] спекуляциям и сопротивлению со стороны научного сообщества. Современные физики отвергли его принцип сохранения энергии, и даже признанные физики Герман фон Гельмгольц и Джеймс Прескотт Джоуль относились к его идеям с враждебностью. Первый усомнился в квалификации Майера в физических вопросах, и со вторым разгорелся ожесточенный спор о приоритете.
В 1848 году двое его детей быстро умерли один за другим, и психическое здоровье Майера ухудшилось. Он предпринял попытку самоубийства 18 мая 1850 года и был помещен в психиатрическую больницу. [ необходима цитата ] После освобождения он был сломленным человеком и лишь робко вернулся в общественную жизнь в 1860 году. Однако тем временем его научная слава росла, и он получил позднее признание своих достижений, хотя, возможно, на той стадии, когда он уже не мог ими наслаждаться.
Он продолжал активно работать врачом до самой смерти.
В химии он изобрел реагент Майера , который используется для обнаружения алкалоидов.
{{cite web}}: Отсутствует или пусто |url=( помощь )
Медиа, связанные с Юлиусом Робертом фон Майером на Wikimedia Commons
Цитаты, связанные с Юлиусом фон Майером в Wikiquote