自然は自身に一つの問題を課してきた。それは、地球に降り注ぐ光を飛行中に捕捉し、最も捉えがたいすべての力を硬い形で貯蔵する方法である。植物は一つの形態の力、光を取り入れ、別の力、化学的な差を生み出す。
Julius Robert von Mayer（ユリウス・ロベルト・フォン・マイヤー）はドイツの医師、化学者、物理学者であり、熱力学の創設者の一人である。彼は1841年にエネルギー保存則の原始的な述べ方の一つ、現在では熱力学第一法則の初期版の一つとして知られる「エネルギーは生成することも破壊することもできない」という原理を発表したことで最もよく知られている。1842年、マイヤーは現在酸化として知られている重要な化学過程を、あらゆる生物のエネルギーの主要な源として説明した。彼の業績は見落とされ、熱の機械的当量の発見の優先権は翌年James Jouleに帰属された。彼はまた、植物が光を化学エネルギーに変換することを提案した。
初期の人生
マイヤーは1814年11月25日にWürttemberg Baden-Württemberg（現在のドイツ）のHeilbronnで薬剤師の息子として生まれた。彼はHeilbronnで成長した。Abiturを修了した後、彼はUniversity of Tübingenで医学を研究し、そこでドイツの学生コープスであるCorps Guestphaliaのメンバーであった。1838年間に、彼は博士号を取得し、Staatsexamenに合格した。1839年/40年のParisでの滞在後、彼はJakartaへの航海のためにオランダの三本マストの帆船の船医として出発した。
この航海の前は物理現象にほとんど興味がなかったにもかかわらず、暴風雨に襲われた波が穏やかな海よりも暖かいという彼の観察は、彼に物理法則、特に温かさの物理現象と、直接発生した熱だけが燃焼熱か、燃焼過程で直接的および間接的な方法で発生した熱の量の合計を考慮すべきかという疑問について考えさせた。1841年2月に帰国後、マイヤーはこの問題を解決するために努力を捧げた。
1841年、彼はHeilbronnに定住し、結婚した。
考えの発展
まだ幼い子どものころから、マイヤーは様々な機械的メカニズムに強い関心を示していた。彼は物理的および化学的性質の様々な実験を行う青年であった。実際、彼の好きな趣味の一つは、様々な種類の電気装置と空気ポンプを作成することであった。彼が知的であることは明らかであった。したがって、マイヤーは1832年5月にEberhard-Karls Universityに通った。彼はそこで医学を研究した。
1837年、彼と彼の友人たちは禁止された組織の色を着用したことで逮捕された。この逮捕の結果には、大学からの1年間の停学と短期間の投獄が含まれた。この迂回はマイヤーをスイス、フランス、オランダ領東インドへの旅に送った。マイヤーは友人Carl Baurから個人的な授業を通じて数学と工学にさらなる興味を引き出した。1841年、マイヤーはHeilbronnに戻って医学を実践したが、物理学が彼の新しい情熱となった。
1841年6月、彼は「力の量的および質的決定について」というタイトルの最初の科学論文を完成させた。それは地域の他の専門家によってほぼ無視された。その後、マイヤーは熱とその運動の領域に興味を持つようになった。彼は熱の機械的当量に対して数値の値を提示した。彼はまた、現在酸化として知られている重要な化学過程を、あらゆる生物のエネルギーの主要な源として説明した最初の人物であった。
1848年、彼はエネルギーの源がない場合、太陽はわずか5000年で冷却されると計算し、隕石の衝撃がそれを熱く保っていたことを示唆した。
その時点では真摯に受け取られなかったため、彼の業績は見落とされ、信用はJames Jouleに与えられた。マイヤーはこの事実を発見した後、ほぼ自殺を試みた。彼はこれと彼の子どもたちの損失から回復するために精神病院でしばらく時間を過ごした。いくつかの彼の論文は物理学と化学の高度な性質のために出版された。彼は1859年にUniversity of Tübingenの哲学部門から名誉博士号を授与された。彼の見落とされた仕事は1862年に同僚の物理学者John TyndallによってロンドンのRoyal Institutionでの講演で復活した。1867年7月、マイヤーは「Die Mechanik der Wärme」を出版した。この出版物は熱の力学とその運動を扱った。1867年11月5日、マイヤーはWürttemberg王国によって個人的な爵位を授与され、von Mayerはイギリスの爵位の相当物である。Julius Robert von Mayerはドイツで死亡した。
熱量に代わるものについて、マイヤーはエネルギー保存則、現在の物理学の最も基本的な原則の一つを述べた最初の人物であった。エネルギー保存則は、孤立したシステムの全機械的エネルギーが、保存力によってのみ相互に相互作用する物体のシステムで一定のままであることを述べている。マイヤーのエネルギー保存則の述べ方の最初の試みは、Johann Christian Poggendorffの「Annalen der Physik」に送った論文であり、そこで彼は力の保存「Erhaltungssatz der Kraft」を仮定した。しかし、マイヤーの物理学における高度な訓練の欠如のため、それはいくつかの根本的な誤りを含んでおり、出版されなかった。マイヤーは執拗にアイデアを追求し続け、Tübingenの物理学教授Johann Gottlieb Nörrembergと議論した。彼は彼の仮説を拒否した。しかし、Nörremberg は、例えば、運動エネルギーが熱エネルギーに変換される場合、水は振動によって暖められるべきであるのように、アイデアが実験的にどのように検討されるかについてマイヤーに多くの貴重な提案を与えた。
マイヤーはこのデモンストレーションを実行しただけでなく、変換の量的係数を決定し、熱の機械的当量を計算した。彼の調査の結果は1842年にJustus von Liebigの「Annalen der Chemie und Pharmacie」5月号に出版された。それは「無機自然の力に関する発言」として翻訳された。彼の小冊子「Die organische Bewegung im Zusammenhang mit dem Stoffwechsel 新陳代謝との関連における有機運動」1845年では、彼は熱の機械的当量の数値を指定した：最初は365 kgf·m/kcal、後に425 kgf·m/kcalとして；現在の値は熱量カロリーで4.184 kJ/kcal 426.6 kgf·m/kcal、国際蒸気表カロリーで4.1868 kJ/kcal 426.9 kgf·m/kcalである。
この関係は、仕事と熱は異なる形態のエネルギーであるが、互いに変換できることを示唆している。この法則は現在熱力学第一法則と呼ばれ、1847年にHermann von Helmholtzによって確実に述べられたエネルギー保存の一般原理の定式化につながった。
マイヤーの関係式
マイヤーは理想気体の定圧比熱と定容比熱の間の関係を導き出した。この関係は：
C P , m − C V , m = R ,
ここで、CP,mは定圧比熱、CV,mは定容比熱、Rは気体定数である。
理想気体だけでなく、より一般的な均一物質の場合、差は次の形をとる。
比熱容量の間の関係を参照。ここでC P は等温圧縮率である。
この関係から、いくつかの推論を行うことができます：
- 等温圧縮率β T は正の量またはゼロであるため、定圧比熱は常に定容比熱以上である。
- システムの絶対温度がゼロに近づくにつれて、CP,mとCV,mの差もゼロに近づく。
- 非圧縮性物質の場合、CP,mとCV,mは同じである。また、固体と液体のようなほぼ非圧縮性の物質の場合、2つの比熱の差は無視できる。
後期の人生
マイヤーは彼の発見の重要性を認識していたが、自分自身を科学的に表現する能力の不足は、科学的エスタブリッシュメントからの屈辱的な推測と抵抗につながった。同時代の物理学者は彼のエネルギー保存原理を拒否し、著名な物理学者Hermann von HelmholtzとJames Prescott Jouleでさえ彼のアイデアを敵意で見た。前者はマイヤーの物理的問題の資格を疑い、後者との優先権をめぐる激しい紛争が生じた。
1848年、彼の2人の子どもが急速に続き、マイヤーのメンタルヘルスが悪化した。彼は1850年5月18日に自殺を試み、精神病院に収容された。彼が釈放された後、彼は壊れた人間であり、1860年にのみ臆病に公開生活に再び入った。しかし、その間に、彼の科学的名声は成長し、彼は彼の業績の遅い認識を受け取った。しかし、おそらく彼が二度とそれを楽しむことができなかった段階での認識であった。
彼は死ぬまで医師として活発に働き続けた。
栄誉
- 1840年 Julius von Mayerは、Württembergの王冠勲章の騎士十字勲章を受け取った。
- 1869年 マイヤーはprix Ponceretを受け取った。
- Robert-Mayer-Gymnasium and Robert-Mayer-Volks- und SchulsternwarteはHeilbronnにおいて彼の名前を冠している。
化学では、彼はアルカロイドの検出に使用されるMayerの試薬を発明した。
著作
- Ueber das Santonin : eine Inaugural-Dissertation, welche zur Erlangung der Doctorwürde in der Medicin & Chirurgie unter dem Praesidium von Wilhelm Rapp im July 1838 der öffentlichen Prüfung vorlegt Julius Robert Mayer . M. Müller, Heilbronn 1838 Digital edition by the University and State Library Düsseldorf
