焦耳
能量轉換與守恒定律又稱熱力學第一定律、能量不滅定律，它是指能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為其他的形式，或從一個物體轉移到其他物體，在這一過程中其總量不變。
從18世紀後期開始，蒸汽機得到迅速推廣應用，但關於熱能與機械作功的理論尚未建立，工程師們主要憑經驗進行摸索。1824年，法國工程師卡諾（N. L.S.Carnod，1796－1832）提出了理想熱機理論，奠定了熱力學的第一個理論基礎。
1840年，德國醫生、物理學家邁爾（J.R.Mayer，1814－1878）在研究人體內化學能與熱能轉換問題時，得出“如果人體各種形式能的輸入、支出是平衡的，那麼所有這些能在量上必定是守恒的”結論。1842年，邁爾把這一概念拓展到了人體以外，表達了物理化學過程中能量守恒的思想。
1840年，英國物理學家焦耳（J.P.Joule，1818－1889）通過實驗給出了電能轉化為熱能的定量關係。1843∼1847年，焦耳設計並進行了一系列巧妙的實驗，測得了機械作功、電能、熱能之間能量轉換的全過程，並第一次給出了熱功當量的數值。焦耳的實驗和熱功當量的測定表明：自然界的能是不能被毀滅的，熱只是能的一種形式。
1847年，德國物理學家亥姆霍茲（H.Helmholtz，1821－1894）在《論力的守恒》一書中，首先以數學形式錶達了孤立系統中機械能的守恒，繼而把能量概念推廣到熱學、電磁學、天文學和生理學領域，系統、嚴密地闡述了能量的各種形式相互轉換和守恒的思想。
能量轉換與守恒定律是自然科學內在統一性的第一個偉大證據，它為各種能源動力機械的技術進步提供了理論基礎，並徹底打破了當時流行的“永動機”幻想，促進了工業革命的發展。
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