자연은 지구로 흐르는 빛을 날아가는 중에 포착하고 가장 잘 잡히지 않는 모든 힘을 단단한 형태로 저장하는 문제를 자신에게 제시했습니다. 식물은 한 형태의 힘, 즉 빛을 흡수하고 다른 형태의 힘인 화학적 차이를 생산합니다.
Julius Robert von Mayer는 독일의 의사, 화학자, 물리학자이며 열역학의 창시자 중 한 명입니다. 그는 1841년 에너지 보존의 원래 명제 중 하나, 즉 현재 열역학 제1법칙의 첫 번째 버전 중 하나인 "에너지는 생성되거나 소멸될 수 없다"는 것을 발표한 것으로 가장 잘 알려져 있습니다. 1842년, Mayer는 현재 산화라고 불리는 중요한 화학 과정을 모든 생명체의 주요 에너지 원천으로 설명했습니다. 그의 업적은 간과되었고 열의 기계적 당량 발견의 우선권은 다음 해에 James Joule에게 돌아갔습니다. 그는 또한 식물이 빛을 화학 에너지로 전환한다고 제안했습니다.
초기 생활
Mayer는 1814년 11월 25일 현대의 독일인 Württemberg Baden-Württemberg의 Heilbronn에서 약사의 아들로 태어났습니다. 그는 Heilbronn에서 자랐습니다. Abitur를 완료한 후, 그는 Tübingen 대학에서 의학을 공부했으며, 여기서 그는 독일 학생 군단인 Corps Guestphalia의 회원이었습니다. 1838년 동안 그는 박사 학위를 받았으며 Staatsexamen도 통과했습니다. 1839/40년 파리에 머문 후 그는 Jakarta로의 여행을 위해 네덜란드 3돛 범선의 선박 의사로 떠났습니다.
이 여행 전에 물리 현상에 거의 관심이 없었지만, 폭풍으로 휘몰아친 파도가 잔잔한 바다보다 따뜻하다는 그의 관찰은 그에게 물리 법칙, 특히 열의 물리 현상과 직접 발생한 열만이 연소의 열인지, 아니면 연소 과정에서 직접적으로나 간접적으로 발생한 열의 합계를 고려해야 하는지에 대한 질문을 생각하게 했습니다. 1841년 2월에 귀국한 후 Mayer는 이 문제를 해결하기 위해 노력을 기울였습니다.
1841년에 그는 Heilbronn에 정착하고 결혼했습니다.
아이디어의 발전
어린 시절부터 Mayer는 다양한 기계 장치에 강한 관심을 보였습니다. 그는 물리학 및 화학 실험을 많이 수행한 젊은이였습니다. 실제로 그의 취미 중 하나는 다양한 종류의 전기 장치와 공기 펌프를 만드는 것이었습니다. 그가 지능적이라는 것은 분명했습니다. 따라서 Mayer는 1832년 5월 Eberhard-Karls 대학에 입학했습니다. 그는 그 기간 동안 의학을 공부했습니다.
1837년에 그와 그의 친구들은 금지된 조직의 색깔을 입고 있다는 이유로 체포되었습니다. 이 체포의 결과는 대학에서 1년 제적과 짧은 수감 기간을 포함했습니다. 이 우회는 Mayer를 스위스, 프랑스, 네덜란드 동인도 제도로 여행하게 했습니다. Mayer는 친구 Carl Baur로부터 개인 교습을 통해 수학과 공학에 추가적인 관심을 얻었습니다. 1841년 Mayer는 Heilbronn으로 돌아와 의학을 실천했지만 물리학이 그의 새로운 열정이 되었습니다.
1841년 6월에 그는 "힘의 정량적 및 정성적 결정에 관하여"라는 제목의 첫 번째 과학 논문을 완성했습니다. 그것은 그 지역의 다른 전문가들에게 대체로 무시되었습니다. 그 후, Mayer는 열과 그 운동의 영역에 관심을 가지게 되었습니다. 그는 열의 기계적 당량에 대한 수치 값을 제시했습니다. 그는 또한 현재 산화라고 불리는 중요한 화학 과정을 모든 생명체의 주요 에너지 원천으로 처음 설명한 사람입니다.
1848년에 그는 에너지 원천이 없으면 태양이 단 5000년 만에 식을 것이라고 계산했으며, 운석의 충격이 그것을 뜨겁게 유지한다고 제안했습니다.
당시 그가 진지하게 받아들여지지 않았기 때문에 그의 업적은 간과되었고 James Joule에게 신용이 돌아갔습니다. Mayer는 이 사실을 발견한 후 거의 자살을 시도했습니다. 그는 이것과 그의 일부 자녀의 사망으로부터 회복하기 위해 정신 병원에서 일부 시간을 보냈습니다. 그의 여러 논문은 물리학과 화학의 고급 특성으로 인해 출판되었습니다. 그는 1859년 Tübingen 대학의 철학부로부터 명예 박사 학위를 받았습니다. 그의 간과된 작업은 1862년 동료 물리학자 John Tyndall이 런던 Royal Institution에서의 강연으로 부활시켰습니다. 1867년 7월 Mayer는 "Die Mechanik der Wärme"를 출판했습니다. 이 출판물은 열의 역학과 그 운동을 다루었습니다. 1867년 11월 5일 Mayer는 Württemberg 왕국에서 개인 귀족으로 선출되었으며 이는 영국 기사작위의 독일 동등물입니다. Julius Robert von Mayer는 독일에서 사망했습니다.
열량에 대한 것, Mayer는 에너지 보존 법칙, 즉 현대 물리학의 가장 기본적인 교리 중 하나를 처음으로 명시한 사람이었습니다. 에너지 보존 법칙은 고립된 물체 시스템의 총 기계적 에너지가 보존력에 의해서만 서로 상호 작용할 때 일정하게 유지된다는 것을 명시합니다. Mayer가 에너지 보존을 명시하려는 첫 번째 시도는 Johann Christian Poggendorff의 Annalen der Physik에 보낸 논문이었으며, 여기서 그는 힘의 보존 Erhaltungssatz der Kraft를 가정했습니다. 그러나 Mayer의 물리학 고급 교육 부족으로 인해 그것은 근본적인 실수를 포함하고 있었고 출판되지 않았습니다. Mayer는 그 아이디어를 꾸준히 추구하기를 계속했고 그의 가설을 거부한 Tübingen 물리학 교수 Johann Gottlieb Nörremberg와 논쟁했습니다. 그러나 Nörremberg는 Mayer에게 그 아이디어를 실험적으로 어떻게 검토할 수 있는지에 대한 많은 가치 있는 제안을 주었습니다. 예를 들어, 운동 에너지가 열 에너지로 변환되면 물이 진동으로 따뜻해져야 합니다.
Mayer는 이 실증만 수행하지 않았지만 변환의 정량적 계수도 결정하여 열의 기계적 당량을 계산했습니다. 그의 조사 결과는 1842년 Justus von Liebig의 Annalen der Chemie und Pharmacie의 5월판에 출판되었습니다. 그것은 "무기 자연의 힘에 대한 설명"으로 번역되었습니다. 그의 소책자 "Die organische Bewegung im Zusammenhang mit dem Stoffwechsel 신진대사와 관련된 유기 운동"(1845)에서 그는 열의 기계적 당량의 수치 값을 명시했습니다: 처음에는 365 kgf·m/kcal로, 나중에는 425 kgf·m/kcal로; 현대 값은 열화학 칼로리의 4.184 kJ/kcal 426.6 kgf·m/kcal이고 국제 증기표 칼로리의 4.1868 kJ/kcal 426.9 kgf·m/kcal입니다.
이 관계는 일과 열이 에너지의 서로 다른 형태이지만, 서로 변환될 수 있음을 의미합니다. 이 법칙은 현재 열역학 제1법칙이라고 불리며, 1847년 Hermann von Helmholtz에 의해 최종적으로 명시된 에너지 보존의 일반 원칙 공식화로 이어졌습니다.
Mayer의 관계
Mayer는 이상 기체의 일정한 압력에서의 비열과 일정한 부피에서의 비열 사이의 관계를 도출했습니다. 관계는 다음과 같습니다:
C P , m − C V , m = R ,
여기서 CP,m은 일정한 압력에서의 비열이고, CV,m은 일정한 부피에서의 비열이며, R은 기체 상수입니다.
이상 기체가 아닌 더 일반적인 균질 물질의 경우 차이는 다음과 같은 형태를 띱니다:
열 용량 사이의 관계를 참조하십시오. 여기서 C P는 등온 압축률입니다.
이 관계로부터 몇 가지 추론을 할 수 있습니다:
- 등온 압축률 β T는 양수 또는 0이므로, 일정한 압력에서의 비열은 항상 일정한 부피에서의 비열보다 크거나 같습니다.
- 시스템의 절대 온도가 0에 가까워질수록 CP,m과 CV,m의 차이도 0에 가까워집니다.
- 비압축성 물질의 경우 CP,m과 CV,m은 동일합니다. 또한 고체 및 액체와 같이 거의 비압축성인 물질의 경우 두 비열 사이의 차이는 무시할 수 있습니다.
말년
Mayer는 자신의 발견의 중요성을 인식했지만 과학적으로 자신을 표현할 수 없다는 것 때문에 과학 기관의 저하된 추측과 저항으로 이어졌습니다. 당대 물리학자들은 그의 에너지 보존 원칙을 거부했으며 심지어 유명한 물리학자 Hermann von Helmholtz와 James Prescott Joule도 그의 아이디어를 적대감으로 봤습니다. 전자는 물리 문제에서 Mayer의 자격을 의심했고, 후자와의 우선권 문제로 인한 격렬한 분쟁이 발생했습니다.
1848년에 그의 두 자녀가 빠르게 연달아 사망했고, Mayer의 정신 건강이 악화되었습니다. 그는 1850년 5월 18일 자살을 시도했고 정신 병원에 입원했습니다. 출원된 후, 그는 부러진 남자였고 1860년에만 은밀하게 공개 생활에 다시 들어갔습니다. 그러나 한편 그의 과학적 명성은 성장했고 그는 그의 업적에 대한 늦은 감상을 받았으며, 비록 그것을 즐길 수 없는 단계에서일지도 모르지만.
그는 그의 죽음까지 의사로서 활발하게 일을 계속했습니다.
명예
- 1840년 Julius von Mayer는 Württemberg 왕관 훈장의 기사십자훈장을 받았습니다.
- 1869년 Mayer는 prix Poncelet을 받았습니다.
- Heilbronn의 Robert-Mayer-Gymnasium과 Robert-Mayer-Volks- und Schulsternwarte는 그의 이름을 따서 명명되었습니다.
화학에서 그는 알칼로이드 검출에 사용되는 Mayer의 시약을 발명했습니다.
저작
- 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
