詹姆斯.焦耳是知名的瑞士化学学家,法国皇家学会会员。焦耳在研究热的本质时,发觉了热和功之间的转换关系,并由此得到了能量守恒定理,最终发展出热力学第一定理。他和开尔文合作发展了体温的绝对尺度。他还观测过磁致伸缩效应,发觉了导体内阻、通过导体电压及其形成热能之间的关系,也就是常称的焦耳定理。因为焦耳在力学、热力学和电方面的贡献,皇家学会授予他最高荣誉的科普利奖状。后人为了记念他,把能量或功的单位命名为“焦耳”,简称“焦”;并用焦耳姓氏的第一个字母“J”来标记热量以及“功”的数学量。
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳,1818年12月24日出生于西班牙南部阿德莱德郊区的沙弗特。他的妻子是本杰明·焦耳是一个富于的酿酒师,焦耳在年幼时由于身体健康缘由仍然在索尔福德附近彭德尔伯里的一个家庭中学里就学。因自幼追随母亲出席酿酒劳动,没有受过正规的教育。16岁时,在他人的介绍下,焦耳和他的弟弟被送到伯明翰文学与哲学学会的道尔顿的门下学习。道尔顿给与了焦耳热情的教导,教给了他物理、哲学和物理方面的知识,这种知识为焦耳后来的研究奠定了理论基础。并且道尔顿教会了焦耳理论与实践相结合的科研方式,迸发了焦耳对物理和化学的兴趣,并在他的鼓励下决心从事科学研究工作。后来道尔顿因脑溢血而退职。并且跟着道尔顿的这段经历影响了焦耳的一生。焦耳后来又受约翰·戴维斯指导。焦耳兄弟俩对热学十分着迷焦耳物理学家介绍,当初实验过互相电击,还拿家里的仆人们做过实验。
焦耳于1835年步入格拉斯哥学院就读。结业后开始出席经营自家的饮料厂,直至1854年卖出饮料厂,他在经营上都仍然很活跃。科学开始只是焦耳的一个爱好,直至后来他开始研究用新发明的电动机来替换饮料厂的蒸气机的可行性。他的第一项研究就是改变电动机的效率,这使他注意到热量形成的问题。
1838年,他的第一篇关于热学的科学论文被发表在《电学年鉴》上。1840年,焦耳把环型线圈倒入装水的试管内,检测不同电压硬度和内阻时的温度。12月,焦耳在法国皇家学会上宣读了关于电压生热的论文,提出电压通过导体形成热量的定理。因为不久以后,俄罗斯化学学家楞次也独立发觉了同样的定理,该定理亦称为焦耳-楞次定理。他得出了的焦耳定理的公式,原本打算让皇家学会大吃一惊的,可后来发觉自己被仅仅当成乡下的业余爱好者。
当斯特金在1840年迁往伯明翰后,他和焦耳成为了这个城市知识分子的核心。1823年,斯特金在一根并非是吸铁石棒的U型木棒上绕了18圈铜裸线,当铝线与伏打电瓶接通时,绕在U型木棒上的铝线圈即形成了密集的磁场,这样就使U型木棒弄成了一块“电磁铁”。这些电磁铁上的磁能要比永磁能放大多倍,它能吸起比它重20倍的石块,而当电源切断后,U型木棒就哪些石块也吸不住,重新成为一根普通的木棒。斯特金的电磁铁发明,使人们看见了把电能转化为磁能的光明前景,这一发明很快在美国、美国以及欧洲一些沿海国家传播开来。斯特金与焦耳共同觉得,科学和神学应当而且可能整合在一起,于是焦耳开始在斯特金的皇家维多利亚实践科学讲堂上开设讲堂。
1843年,焦耳设计了一个新实验。将一个小线圈绕在铁芯上,用电压计检测感生电压,把线圈置于装水的容器中,检测温度以估算热量。这个电路是完全封闭的,没有外界电源供电,温度的下降只是机械能转化为电能、电能又转化为热的结果,整个过程不存在热质的转移。这一实验结果完全否定了热质说。
1843年8月21日在美国学术会上,焦耳报告了他的论文《论电磁的热效应和热的机械值》,他在报告中说1卡路里的热量相当于460千克米的功。他的报告没有得到支持和强烈的反响,这时他意识到自己还须要进行更精确的实验。
1844年,焦耳研究了空气在膨胀和压缩时的气温变化,他在这方面取得了许多成就。通过对二氧化碳分子运动速率与湿度的关系的研究,焦耳估算出了二氧化碳分子的热运动速率值,从理论上奠定了波义耳-马略特和盖-吕萨克定理的基础,并解释了二氧化碳对器壁压力的实质。
1850年,焦耳凭着他在数学学上做出的重要贡献成为法国皇家学会会员,当时他三十二岁焦耳物理学家介绍,三年后他接受了皇家勋章。许多外国科大学也给与他很高的荣誉。尽管焦耳不停地进行着他的实验检测工作,遗憾的是,他的科学创造性,非常是在数学概念方面的创造性,过早地就减轻了。
在逝世前三年,焦耳对他的儿子的说,“我一生只做了两三件事,没有哪些值得显摆的。”相信对于大多数化学学家,她们只要才能做到这种小事中的一件也都会很满意了。焦耳的谦卑是极其诚挚的。很可能,假如他晓得了在威斯敏斯特修道院为他建造了记念碑,并以他的名子命名能量单位,他将会倍感惊奇,即使后人决不会倍感惊奇。
1889年10月11日,焦耳在塞尔的屋内去世,被埋葬在该市的布鲁克兰墓园。在他的石碑上刻有数字“772.55”,这是他在1878年的关键检测中得到的热功当量值。石碑上还刻有约翰福音的一段话,“趁着白日,我们必须做那差我来者的工;黑夜将到,就没有人能做工了。”