物理学史2.2 热力学第一定律的建立
热力学发展简史
热力学发展简史热力学是研究能量转化与传递规律的科学，它的发展历程可以追溯到18世纪末的工业革命时期。
本文将从热力学的起源开始，介绍其发展的里程碑事件，包括热力学定律的提出和热力学的应用领域。
1. 热力学的起源热力学的起源可以追溯到18世纪末，当时工业革命推动了工业化进程，人们开始关注能量转化与传递的问题。
最早的研究者之一是英国物理学家约瑟夫·布莱克（Joseph Black），他在1761年提出了“拉蒙德热量守恒定律”，为热力学的发展奠定了基础。
2. 热力学定律的提出2.1 热力学第一定律热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，是热力学的基本原理之一。
它由德国物理学家朱尔斯·冯·迈耶（Julius von Mayer）和赫尔曼·冯·亥姆霍兹（Hermann von Helmholtz）于19世纪中叶独立提出。
该定律表明，能量在系统中的总量是恒定的，能量可以从一种形式转化为另一种形式，但不能被创造或销毁。
2.2 热力学第二定律热力学第二定律是热力学中最重要的定律之一，它揭示了能量转化的方向性。
根据第二定律，热量不会自发地从低温物体转移到高温物体，而是相反的。
这个定律由德国物理学家鲁道夫·克劳修斯（Rudolf Clausius）和威廉·汤姆孙（William Thomson）于19世纪提出，并且被称为热力学中的“不可逆性原理”。
3. 热力学的应用领域热力学的发展不仅仅是理论上的突破，还在许多实际应用领域起到了重要作用。
3.1 工程热力学工程热力学是热力学在工程实践中的应用，它研究了能量转化与传递在工程系统中的应用。
例如，汽车发动机、电力站和制冷设备等都是工程热力学的研究对象。
通过研究工程热力学，人们可以优化能源利用和提高能源效率。
3.2 生物热力学生物热力学是热力学在生物学领域的应用，它研究了生物体内能量转化与传递的规律。
生物热力学的研究对于理解生物体的能量代谢、生物体温调节和生物体运动等方面非常重要。
热力学发展简史
热力学发展简史热力学是研究热能转化和传递的物理学分支，它的发展历程可以追溯到18世纪末。
以下将详细介绍热力学的发展历史。
1. 开始阶段（18世纪末-19世纪初）热力学的起源可以追溯到18世纪末，当时研究者开始探索热量和机械能之间的关系。
最早的研究者之一是法国物理学家尼古拉·卡诺，他在1824年提出了卡诺热机理论，奠定了热力学的基础。
同时，英国物理学家约翰·道尔顿也提出了“热量是物质微粒的运动形式”的观点，这对热力学的发展有着重要的影响。
2. 热力学第一定律的建立（19世纪中期）19世纪中期，热力学第一定律的建立标志着热力学理论的重要进展。
德国物理学家朱尔斯·冯·迈耶在1842年提出了能量守恒定律，即热力学第一定律。
他认为，能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量守恒。
此后，热力学第一定律成为研究能量转化和传递的基本原理。
3. 热力学第二定律的提出（19世纪中后期）19世纪中后期，热力学第二定律的提出进一步推动了热力学理论的发展。
热力学第二定律描述了热量的自发流动方向，即热量只能从高温物体流向低温物体。
热力学第二定律的提出由多位科学家共同完成，其中包括克劳修斯、开尔文和卡诺等人。
他们的研究成果为热力学第二定律的确立奠定了基础。
4. 统计热力学的发展（19世纪末-20世纪初）19世纪末至20世纪初，统计热力学的发展成为热力学领域的重要研究方向。
统计热力学是热力学和统计力学的结合，通过统计方法研究微观粒子的运动和性质。
奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼是统计热力学的先驱者之一，他提出了著名的玻尔兹曼方程，解释了气体分子的运动规律，并对热力学第二定律进行了微观解释。
5. 热力学的应用与发展（20世纪）20世纪，热力学的应用范围不断扩大，成为众多领域的基础理论。
热力学在化学、工程、材料科学等领域的应用日益广泛。
例如，热力学在化学反应动力学研究中起到重要作用，可以预测反应速率和平衡常数。
热力学三个定律的形成史
热力学三个定律的形成史热力学主要是从能量转化的观点来研究物质的热性质，它揭示了能量从一种形式转换为另一种形式时遵从的宏观规律，下面是为大家搜集的一篇关于热力学三个定律的形成史探究的，供大家阅读参考。
热力学是热学理论的一个方面。
热力学主要是从能量转化的观点来研究物质的热性质，它揭示了能量从一种形式转换为另一种形式时遵从的宏观规律。
热力学是总结物质的宏观现象而得到的热学理论，不涉及物质的微观结构和微观粒子的相互作用。
因此它是一种唯象的宏观理论，具有高度的可靠性和普遍性。
热力学三定律是热力学的基本理论。
1热力学第一定律1.1热力学第一定律概述能量守恒与转换定律是自然界最普遍、最基本的规律之一。
自然界中的一切物质都具有能力，能量有各种不同的形式，这种不同形式的能量都可以转移(从一个物体传递到另一个物体)，也可以相互转换(从一种能量形式转变为另一种能量形式)，但在转移和转换过程中，它们的总量保持不变。
这一规律成为能量守恒与转换定律。
能量守恒与转换定律应用在热力学中，或者说应用在伴有热效应的各种过程中，便是热力学第一定律。
热力学第一定律是人类在实践中积累的经验总结，它的发现和建立，打破了人们企图制造一种可以不消耗能量而能连续做功的永动机。
因此，热力学第一定律也可以表述为：第一类永动机是造不出来的[1].其基本公式可以表述为公式(1)，它表明向系统输入的热量Q,等于质量为m的流体流经系统前后焓H的增量、动能v的增量以及系统向外界输出的机械功W之和。
1.2热力学第一定律形成史1.2.1罗伯特·迈尔热力学第一定律与能量守恒定律有着极其密切的关系。
德国物理学家、医生迈尔发现体力和体热来源于食物中所含的化学能，提出如果动物体能的输入同支出是平衡的，所有这些形式的能在量上就必定守恒。
他由此受到启发，去探索热和机械功的关系。
1842年他发表了《论无机性质的力》的论文，表述了物理、化学过程中各种力(能)的转化和守恒的思想。
热力学发展简史
热力学发展简史热力学是研究能量转化与能量流动规律的科学，它涉及到物质的热力学性质、热力学过程以及热力学定律等方面。
本文将为您介绍热力学发展的历史，从热力学的起源开始，逐步展示热力学的发展脉络和重要里程碑。
1. 热力学的起源热力学的起源可以追溯到18世纪，当时科学家开始研究热的性质和能量转化规律。
最早的热力学研究可以追溯到法国科学家尼古拉·卡诺的工作，他提出了热力学第一定律，也被称为能量守恒定律。
这个定律表明能量在系统内的转化不会增加或者减少，只会从一种形式转化为另一种形式。
2. 热力学第一定律的建立热力学第一定律的建立是热力学发展的重要里程碑。
它由卡诺在1824年提出，他的研究主要集中在热机的效率和能量转化方面。
卡诺的研究形成为了热力学第一定律的基础，即能量守恒定律。
这个定律表明，能量既不能被创造也不能被毁灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
3. 热力学第二定律的建立热力学第二定律的建立是热力学发展的又一重要里程碑。
热力学第二定律主要研究热能的转化过程中的能量损失和不可逆性。
在19世纪中叶，热力学第二定律的概念逐渐明确，科学家们开始研究热能的转化效率和能量流动的方向。
热力学第二定律的建立为热力学奠定了坚实的理论基础，也为工程实践提供了重要的指导。
4. 熵的引入与热力学第三定律熵是热力学中一个重要的概念，它描述了系统的无序程度。
熵的引入使得热力学的理论更加完善。
热力学第三定律是指在绝对零度时，熵为零。
热力学第三定律的建立为热力学提供了一个基准点，使得热力学的研究更加系统和准确。
5. 热力学在工程和科学领域的应用热力学在工程和科学领域有着广泛的应用。
在工程领域，热力学的理论为热能转化设备的设计和优化提供了重要的依据。
在科学领域，热力学的理论为研究物质的性质和相变过程提供了重要的工具和方法。
总结：热力学的发展经历了数百年的演变，从热力学第一定律的建立到热力学第二定律和熵的引入，再到热力学第三定律的提出，热力学的理论逐渐完善。
热力学第一定律的推导过程
热力学第一定律的推导过程热力学是关于能量转化和守恒的一门学科，其中热力学第一定律是描述能量守恒的基本原理。
本文将介绍热力学第一定律的推导过程，以及该定律在能量转化和工程应用中的重要性。
热力学第一定律的表述是：能量可以从一个系统转移到另一个系统，但总能量守恒，能量不会消失也不会凭空产生。
换言之，能量的转移必须遵循能量守恒原理。
首先，我们来看一个封闭系统，该系统与外界没有热量和物质的交换。
在这个封闭系统中，能量的转移来自于两个方面：热量和功。
热量是由于温度差异而导致的能量传递方式。
当两个物体具有不同的温度时，热量会从高温物体传递到低温物体，直到两个物体达到热平衡。
根据热力学第一定律，热量的转移会导致系统内能量的增加或减少。
功是通过对系统施加力使系统发生位移而产生的能量转移方式。
当外界对系统施加力使系统发生位移时，功会对系统进行能量的增加或减少。
例如，当我们对一个弹簧施加力使其压缩时，我们对系统做了功，将能量转化为储存在弹簧中的弹性势能。
接下来，我们将热量和功进行量化。
根据热力学的基本规律，热量的传递可以通过温度差和传热介质的热传导系数来描述。
而功的量化可以通过力与位移的乘积得到。
设想一个封闭系统，在一段时间内热量的流入和流出分别为Q1和Q2，功的输入和输出分别为W1和W2。
根据热力学第一定律，系统内能量的变化ΔE等于输入的热量减去输出的热量和输入的功减去输出的功。
ΔE = Q1 - Q2 + W1 - W2在热力学中，我们通常关注系统的内能变化和系统的功。
内能是指系统中分子和原子之间相互作用的总能量，而系统的功是指外界对系统进行的能量转移。
为了更好地描述热力学第一定律，我们引入内能的概念。
根据内能的定义，系统的内能可以通过温度和热容量来表示。
热容量是指系统在单位温度变化下吸收或释放的热量。
将内能和热容量引入热力学第一定律的方程中，可以得到如下表达式：ΔE = Q - W其中，ΔE表示系统内能的变化，Q表示系统吸收或释放的热量，W 表示系统对外界做功。
热力学发展简史
热力学发展简史热力学是研究热、功和能量转化的科学，其发展历程可以追溯到18世纪。
本文将从热力学的起源开始，概述其发展历程，并分析其在科学研究和工程应用中的重要性。
一、热力学的起源1.1 18世纪热力学的萌芽在18世纪，热力学的概念逐渐形成，科学家开始研究热量和功的关系。
1.2 卡诺定理的提出法国工程师卡诺在1824年提出卡诺定理，奠定了热力学的基础。
1.3 克劳修斯的热力学第一定律德国物理学家克劳修斯在1850年提出热力学第一定律，揭示了能量守恒的基本原理。
二、热力学的发展2.1 热力学第二定律的提出克劳修斯和开尔文在19世纪提出热力学第二定律，揭示了热量自然流动的方向。
2.2 熵的概念麦克斯韦和普朗克在19世纪末提出了熵的概念，为热力学提供了新的理论基础。
2.3 热力学的应用热力学的发展推动了工业革命和科学技术的进步，广泛应用于发电、制冷、化工等领域。
三、热力学在科学研究中的重要性3.1 热力学与化学反应热力学为化学反应的研究提供了理论基础，揭示了反应热和平衡常数之间的关系。
3.2 热力学与生物学热力学在生物学研究中的应用日益重要，揭示了生物体内能量转化的规律。
3.3 热力学与地球科学热力学在地球科学中的应用涉及地球内部热量、地震等重要现象的研究。
四、热力学在工程应用中的重要性4.1 热力学在能源领域的应用热力学在能源开发和利用中起着关键作用，推动了可再生能源和清洁能源的发展。
4.2 热力学在制冷技术中的应用热力学为制冷技术的发展提供了理论基础，推动了冷链物流和医疗保鲜技术的进步。
4.3 热力学在材料科学中的应用热力学在材料研究中的应用促进了新材料的开发和应用，推动了材料科学的发展。
五、热力学的未来发展5.1 热力学在新能源领域的应用随着新能源技术的发展，热力学将在太阳能、风能等领域发挥更重要的作用。
5.2 热力学在环境保护中的应用热力学在环境保护和减排方面的应用将成为未来的重点研究领域。
5.3 热力学在人类生活中的应用热力学将继续在人类生活中发挥重要作用，推动科技创新和社会进步。
热力学第一定律的发展历史
热力学第一定律的发展历史热力学是研究热能与其他形式能量之间相互转化及其与物质性质的关系的学科。
热力学第一定律是热力学的基本定律之一，它对能量守恒进行了描述和规定。
下面将从热力学第一定律的发展历史角度，探讨其演变过程和重要里程碑。
热力学第一定律的发展可以追溯到18世纪末和19世纪初。
当时，科学家们开始对热量和能量进行系统研究，并试图建立一个关于能量转化的基本理论。
然而，在当时的科学界，关于能量是否可以永久转化、能量转化是否符合某种规律等问题还存在争议。
1812年，法国科学家西尔维恩·西卢瓦提出了一个重要的观点，即能量是守恒的。
他认为，能量无法被创造或消失，只能从一种形式转化为另一种形式。
这个观点成为热力学第一定律的基础。
随后，热力学第一定律的概念逐渐得到完善和明确。
1834年，英国物理学家威廉·汤姆森（后来的开尔文勋爵）提出了“热力学能量原理”，指出能量守恒是自然界的基本规律，并将其与机械能守恒相对应。
在热力学第一定律的发展历史中，有一位重要的科学家不可忽略，那就是赫尔曼·冯·亥姆霍兹。
他在1847年提出了能量守恒的一个重要方程式，即“能量守恒定律”。
这个方程式表明了能量在转化过程中的守恒关系，为热力学第一定律的确立提供了重要支持。
到了19世纪末20世纪初，热力学第一定律的概念已经相对成熟，但还存在一些问题和争议。
其中一个重要问题是关于热量和功的区分。
热量和功都是能量的一种形式，它们之间的转化关系一直是热力学研究的焦点之一。
1897年，奥地利物理学家鲁道夫·克拉修斯提出了“热力学第一定律的原理表达”，从宏观和微观两个层面对热量和功进行了界定和区分。
他认为，热量是能量的一种转移形式，而功则是能量的一种转化形式。
在20世纪初，热力学第一定律的概念进一步完善和发展。
1909年，德国物理学家马克斯·普朗克提出了“能量守恒原理”，指出能量守恒是物理学的基本原理之一，并将其应用于热力学第一定律的研究中。
热力学第一定律的内容及公式
热力学第一定律的内容及公式热力学第一定律是物理学中一个重要的定律，它总结规定了热力学系统内物质的状态变化，通常也被称为“平衡态定律”，它是一个重要的理论框架，将热力学和它的应用的范围从物理学的实验室延伸到日常生活中所涉及的广泛的应用领域。
热力学第一定律的概念源自19世纪末的欧洲，但直到20世纪初，才形成了它的形式化定义。
1923年，康涅狄格州立大学随后，热力学第一定律被定义为“能量不会因某些热力学过程而创造或消失，热量只能从一个体系传到另一个体系”。
那时，热力学第一定律只是具有普遍性的概念，并没有被用来作为实际工程设计的工具，直到20世纪30年代，随着实验结果的出现，热力学第一定律才得到实际应用。
热力学第一定律的原理说明，尽管有内部热量转换的时候，热力学系统的总能量保持不变，这就意味着能量在绝对的状态下保持不变，而不是简单的动能和位能的变化。
在热力学过程中，能量是不可替代的，也就是说，当一个体系失去某些能量时，这个体系必须从其他体系获得一些新的能量，以保持总能量的恒定性。
因此，热力学第一定律可以用克里斯特公式表达，即：ΔU = Q - W其中，Δu表示系统的总能量变化，Q表示从外部传入的热能，W 表示系统中发生的功的大小。
此外，热力学第一定律建立在热力学的基本假设上，即物质处于恒定温度、恒定压力和恒定体积的条件下受到平衡时，物理密度不变。
据此，热力学第一定律可以用以下公式表示：ΔU = Q - PV其中，Δu表示物质总能量的变化，Q表示物质吸收热量，P表示物质的压强，V表示体积的变化。
热力学第一定律的定义及其表达形式已经被用来作为描述热力学系统在平衡状态下的物理定律，不仅用于理解实验室行为，也是工程设计和工业应用的基础。
热力学第一定律的重要性不能被夸大，它可以帮助我们理解热力学系统处于热平衡，内部能量流动以及能量从一个体系传至另一个体系的过程，从而为工程设计和工业应用提供重要的理论支持。
此外，热力学第一定律还可以用来解释质能守恒定律，即宇宙的总能量是恒定的，宇宙中所有的物质系统总能量保持不变，在每一个时刻，物质系统内的总能量量是不变的。
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2.2热力学第一定律的建立2.2.1准备阶段19世纪40年代以前，自然科学的发展为能量转化与守恒原理奠定了基础。
主要从以下几个方面作了准备。
1.力学方面的准备机械能守恒是能量守恒定律在机械运动中的一个特殊情况。
早在力学初步形成时就已有了能量守恒思想的萌芽。
例如，伽利略研究斜面问题和摆的运动，斯梯芬（Stevin，1548—1620）研究杠杆原理，惠更斯研究完全弹性碰撞等都涉及能量守恒问题。
17世纪法国哲学家笛卡儿已经明确提出了运动不灭的思想。
以后德国哲学家莱布尼兹（Leibniz，1646—1716）引进活力（Vis viva）的概念，首先提出活力守恒原理，他认为用mv2度量的活力在力学过程中是守恒的，宇宙间的“活力”的总和是守恒的。
D.伯努利（Daniel Bernoulli，1700—1782）的流体运动方程实际上就是流体运动中的机械能守恒定律。
永动机不可能实现的历史教训，从反面提供了能量守恒的例证，成为导致建立能量守恒原理的重要线索。
至19世纪20年代，力学的理论著作强调“功”的概念，把它定义成力对距离的积分，并澄清了它和“活力”概念之间的数学关系，提供了一种机械“能”的度量，这为能量转换建立了定量基础。
1835年哈密顿（W.R.Hamilton，1805—1865）发表了《论动力学的普遍方法》一文，提出了哈密顿原理。
至此能量守恒定律及其应用已经成为力学中的基本内容。
2.化学、生物学方面的准备法国的拉瓦锡（voisier，1743—1794）和拉普拉斯（place，1749—1827）曾经研究过一个重要的生理现象，他们证明豚鼠吃过食物后发出动物热与等量的食物直接经化学过程燃烧所发的热接近相等。
德国化学家李比希（J.Liebig，1803—1873）的学生莫尔（F.Mohr，1806—1879）则进一步认为不同形式的“力”（即能量）都是机械“力”的表现，他写道：“除了54种化学元素外，自然界还有一种动因，叫做力。
力在适当的条件下可以表现为运动、化学亲和力、凝聚、电、光、热和磁，从这些运动形式中的每一种可以得出一切其余形式。
”他明确地表述了运动不同形式的统一性和相互转化的可能性。
3.热学方面的准备伦福德伯爵（Count Rumford，原名本杰明·汤普森BenjaminThompson，1753—1814）在18世纪末，做了一系列摩擦生热的实验攻击热质说。
他仔细观察了大炮膛孔时的现象，1798年1月25日在皇家学会宣读他的文章①：“最近我应约去慕尼黑兵工厂领导钻制大炮的工作。
我发现，铜炮在钻了很短的一段时间后，就会产生大量的热；而被钻头从大炮上钻下来的铜屑更热（象我用实验所证实的，发现它们比沸水还要热）。
”伦福德分析这些热是由于摩擦产生的，他说：“……我们一定不能忘记……在这些实验中，由摩擦所生的热的来源似乎是无穷无尽的。
”伦福德的实验引起不小的反响。
在他的影响下，有一位英国化学家戴维（Humphry Davy， 1778—1829），曾在 1799年发表了《论热、光及光的复合》一文，介绍了他所做的冰块摩擦实验，这个实验为热功相当性提供了有说服力的实例，激励更多的人去探讨这个问题。
4.电磁学方面的准备19世纪二、三十年代，电磁学的基本规律陆续发现，人们自然对电与磁、电与热、电与化学等关系密切注视。
法拉第（MichaelFaraday，1791—1867）尤其强调各种“自然力”的统一和转化，他认为“自然力”的转变，是其不灭性的结果。
“自然力”不能从无生有，一种“力”的产生是另一种“力”消耗的结果。
法拉第的许多工作都涉及转化现象，如电磁感应、电化学和光的磁效应……等。
他在1845年发表一篇讨论磁对光的作用的论文，表述了他对“力”的统一性和等价性的基本概念，他写道：“物质的力所处的不同形式很明显有一个共同的起源，换句话说，是如此直接地联系着和互相依赖着，以至于可以互相转换，并在其行动中，力具有守恒性。
”“力”的转化这一概念使他做出重要的发现。
在电与热的关系上，1821年塞贝克（Seebeck）发现的温差电现象是“自然力”互相转化的又一重要例证。
后面还将提到焦耳（J.P.Joule，1818—1889）在1840年研究了电流的热效应，发现i2R定律，这是能量转化的一个定量关系，对能量转化与守恒定律的建立有重要意义。
2.2.2能量转化与守恒定律初步形成19世纪初，由于蒸汽机的进一步发展，迫切需要研究热和功的关系，对蒸汽机“出力”作出理论上的分析。
所以热与机械功的相互转化得到了广泛的研究。
埃瓦特（Peter Ewart， 1767—1842）对煤的燃烧所产生的热量和由此提供的“机械动力”之间的关系作了研究，建立了定量联系。
丹麦工程师和物理学家柯尔丁（L.Colding，1815—1888）对热、功之间的关系也作过研究。
他从事过摩擦生热的实验，1843年丹麦皇家科学院对他的论文签署了如下的批语①“柯尔丁的这篇论文的主要思想是由于摩擦、阻力、压力等造成的机械作用的损失，引起了物体内部的如热、电以及类似的动作，它们皆与损失的力成正比。
”俄国的赫斯（G.H.Hess，1802—1850）在更早就从化学的研究得到了能量转化与守恒的思想。
他原是瑞士人，3岁时到俄国，当过医生，在彼得堡执教，他以热化学研究著称。
1836年赫斯向彼得堡科学院报告：“经过连续的研究，我确信，不管用什么方式完成化合，由此发出的热总是恒定的，这个原理是如此之明显，以至于如果我不认为已经被证明，也可以不加思索就认为它是一条公理。
”②在以后的岁月里赫斯鉴于上述原理的巨大意义，从各方面进行了实验验证，于1840年3月27日在一次科学院演讲中提出了一个普遍的表述③：“当组成任何一种化学化合物时，往往会同时放出热量，这热量不取决于化合是直接进行还是经过几道反应间接进行。
”以后他把这条定律广泛应用于他的热化学研究中。
赫斯的这一发现第一次反映了热力学第一定律的基本原理；热和功的总量与过程途径无关，只决定于体系的始末状态。
体现了系统的内能的基本性质——与过程无关。
赫斯的定律不仅反映守恒的思想，也包括了“力”的转变思想。
至此，能量转化与守恒定律已初步形成。
其实法国工程师萨迪·卡诺（Sadi Carnot， 1796—1832）早在1830年就已确立了功热相当的思想，他在笔记中写道：“热不是别的什么东西，而是动力，或者可以说，它是改变了形式的运动，它是（物体中粒子的）一种运动（的形式）。
当物体的粒子的动力消失时，必定同时有热产生，其量与粒子消失的动力精确地成正比。
相反地，如果热损失了，必定有动力产生。
”“因此人们可以得出一个普遍命题：在自然界中存在的动力，在量上是不变的。
准确地说，它既不会创生也不会消灭；实际上，它只改变了它的形式。
”卡诺未作推导而基本上正确地给出了热功当量的数值：370千克米/千卡。
由于卡诺过早地死去，他的弟弟虽看过他的遗稿，却不理解这一原理的意义，直到1878年，才公开发表了这部遗稿。
这时，热力学第一定律早已建立了。
2.2.3能量转化与守恒定律的确立对能量转化与守恒定律作出明确叙述的，首先要提到三位科学家。
他们是德国的迈尔（Robert Mayer，1814—1878）、赫姆霍兹（Hermann von Helmholtz，1821—1894）和英国的焦耳。
1.迈尔的工作迈尔是一位医生。
在一次驶往印度尼西亚的航行中①，迈尔作为随船医生，在给生病的船员放血时，得到了重要启示，发现静脉血不象生活在温带国家中的人那样颜色暗淡，而是象动脉血那样新鲜。
当地医生告诉他，这种现象在辽阔的热带地区是到处可见的。
他还听到海员们说，暴风雨时海水比较热。
这些现象引起了迈尔的沉思。
他想到，食物中含有化学能，它象机械能一样可以转化为热。
在热带高温情况下，机体只需要吸收食物中较少的热量，所以机体中食物的燃烧过程减弱了，因此静脉血中留下了较多的氧。
他已认识到生物体内能量的输入和输出是平衡的。
迈尔在1842年发表的题为《热的力学的几点说明》中，宣布了热和机械能的相当性和可转换性，他的推理如下①：“力是原因：因此，我们可以全面运用这样一条原则来看待它们，即‘因等于果’。
设因c有果e，则c=e；反之，设e为另一果f之因，则有e=f等等，c=e=f=…=c在一串因果之中，某一项或某一项的某一部分绝不会化为乌有，这从方程式的性质就可明显看出。
这是所有原因的第一个特性，我们称之为不灭性。
”接着迈尔用反证法，证明守恒性（不灭性）：“如果给定的原因c产生了等于其自身的结果e，则此行为必将停止；c变为e；若在产生e后，c仍保留全部或一部分，则必有进一步的结果，相当于留下的原因c的全部结果将＞e，于是就将与前提c=e矛盾。
”“相应的，由于c 变为e，e变为f等等，我们必须把这些不同的值看成是同一客体出现时所呈的不同形式。
这种呈现不同形式的能力是所有原因的第二种基本特性。
把这两种特性放在一起我们可以说，原因（在量上）是不灭的，而（在质上）是可转化的客体。
”迈尔的结论是：“因此力（即能量）是不灭的、可转化的、不可秤量的客体。
”迈尔这种推论方法显然过于笼统，难以令人信服，但他关于能量转化与守恒的叙述是最早的完整表达。
迈尔在1845年发表了第二篇论文：《有机运动及其与新陈代谢的联系》，该文更系统地阐明能量的转化与守恒的思想。
他明确指出：“无不能生有，有不能变无”，“在死的和活的自然界中，这个力（按：即能量）永远处于循环转化的过程之中。
任何地方，没有一个过程不是力的形式变化！”他主张：“热是一种力，它可以转变为机械效应。
”论文中还具体地论述了热和功的联系，推出了气体定压比热和定容比热之差C p-C v等于定压膨胀功R的关系式。
现在我们称C p-C v=R为迈尔公式。
接着迈尔又根据狄拉洛希（Delaroche）和贝拉尔德（Berard）以及杜隆（Dulong）气体比热的实验数据Cp=0.267卡/克·度、Cv=0.188卡/克·度计算出热功。
计算过程如下：在定压下使1厘米3空气加热温升1度所需的热量为：Q p=me p△t=0.000347卡（取空气密度只ρ=0.0013克/厘米3）。
相应地，在定容下加热同量空气温升1度消耗的热Qv=0.000244卡。
二者的热量差Q p-Q v=0.000103卡。
另一方面，温度升高1度等压膨胀时体积增大为原体积的1/274倍；气体对外作的功，可以使1.033千克的水银柱升高1/274厘米。
即功=l.033×或3597焦耳/千卡，现在的精确值为4187焦耳/千卡。
迈尔还具体地考察了另外几种不同形式的力。
他以起电机为例说明了“机械效应向电的转化。
”他认为：“下落的力”（即重力势能）可以用“重量和（下落）高度的乘积来量度。