Doğa kendisine şu sorunu koymuştur: Dünya'ya akan ışığı uçuşta yakalamak ve tüm güçlerin en belirsiz olanını katı bir biçimde nasıl depolanacağı. Bitkiler bir güç biçimi olan ışığı alır ve başka bir güç, kimyasal farkı üretir.
Julius Robert von Mayer Alman bir hekim, kimyager ve fiziğin kurucularından biri olan termodinamik bilimcisiydi. En çok 1841'de enerji korunumunun orijinal ifadelerinden birini veya şu anda termodinamiğin birinci yasasının ilk sürümlerinden biri olarak bilinen "enerji ne yaratılamaz ne de yok edilemez" ifadesini ortaya koymakla tanınır. 1842'de Mayer, şimdi oksidasyondan bahsedilen yaşamsal kimyasal süreci herhangi bir canlı varlığın birincil enerji kaynağı olarak tanımlamıştır. Onun başarıları gözden kaçırılmış ve ısının mekanik eşdeğerinin bulunmasının önceliği bir sonraki yıl James Joule'a atfedilmiştir. Ayrıca bitkilerin ışığı kimyasal enerjiye dönüştürdüğünü önermiştir.
Erken yaşam
Mayer 25 Kasım 1814'te Heilbronn, Württemberg Baden-Württemberg'de, modern günümüzün Almanya'sında, bir eczacının oğlu olarak doğdu. Heilbronn'da büyüdü. Abitur'unu tamamladıktan sonra, Tübingen Üniversitesi'nde tıp okudu; burada Alman Öğrenci Birliği olan Corps Guestphalia üyesiydi. 1838 yılında doktorasını aldı ve Staatsexamen'i geçti. 1839/40'ta Paris'te kaldıktan sonra Amsterdam'lı bir gemi hekimi olarak Jakarta'ya bir yolculuk için hollanda üç direklisi yelkenli gemiyle ayrıldı.
Bu yolculuktan önce fiziksel fenomenlerle neredeyse ilgilenmiş olmasa da, fırtına tarafından çalkalanan dalgaların sakin denizden daha sıcak olduğu gözlemi onu fiziksel yasalar hakkında, özellikle de ısının fiziksel fenomeni ve doğrudan gelişmiş ısının tek başına yanmanın ısısının mı yoksa yanma sürecinde doğrudan ve dolaylı yollarla geliştirilen ısı miktarlarının toplamının mı hesaba katılması gerektiği sorusu hakkında düşünmeye başlattı. Şubat 1841'de dönüşünden sonra Mayer bu problemi çözmek için çabalarını adandı.
1841'de Heilbronn'a yerleşti ve evlendi.
Fikirlerin gelişimi
Küçük bir çocuk olduğu zamandan beri Mayer çeşitli mekanik mekanizmalarla yoğun bir ilgi göstermiştir. Fiziksel ve kimyasal türden çeşitli deneyler yapan bir gençti. Aslında, onun en sevdiği hobilerinden biri çeşitli elektriksel cihazlar ve hava pompaları yaratmaktı. Akıllı olduğu belliydi. Bu nedenle Mayer Mayıs 1832'de Eberhard-Karls Üniversitesi'ne katıldı. Orada bulunduğu sırada tıp okudu.
1837'de, kendisi ve arkadaşlarından bazıları yasak bir örgütün renklerini taşıdıkları için tutuklandılar. Bu tutuklamanın sonuçları arasında üniversiteden bir yıllık ihraç ve kısa bir hapis süresi vardı. Bu sapma Mayer'i İsviçre, Fransa ve Doğu Hindistan'a seyahat etmeye gönderdi. Mayer arkadaşı Carl Baur'dan özel dersler yoluyla matematik ve mühendislikte ek ilgi çekti. 1841'de Mayer Heilbronn'a tıp uygulamak için döndü, ancak fizik onun yeni tutkusu haline geldi.
Haziran 1841'de "Güçlerin Nicel ve Nitel Belirlenmesi Üzerine" başlıklı ilk bilimsel makalesini tamamladı. Bu geniş ölçüde alandaki diğer profesyoneller tarafından göz ardı edildi. Daha sonra Mayer ısı ve onun hareketiyle ilgili alana ilgi duymaya başladı. Isının mekanik eşdeğeri için sayısal terimlerle bir değer sundu. Ayrıca şimdi oksidasyondan bahsedilen yaşamsal kimyasal süreci herhangi bir canlı varlığın birincil enerji kaynağı olarak tanımlayan ilk kişiydi.
1848'de, enerji kaynağı yokluğunda Güneş'in yalnızca 5000 yılda soğuyacağını hesapladı ve meteoritlerin etkisinin onu sıcak tuttuğunu önerdi.
O zamanlar ciddiye alınmadığı için başarıları göz ardı edildi ve kredi James Joule'a verildi. Mayer bu gerçeği öğrendikten sonra neredeyse intihar etmişti. Bundan ve bazı çocuklarının kaybından kurtulmak için akıl sağlığı kurumlarında zaman geçirdi. Birkaç makalesi fiziğin ve kimyanın ileri doğası nedeniyle yayınlandı. 1859'da Tübingen Üniversitesi'nin felsefe fakültesi tarafından fahri doktora ünvanı verildi. Göz ardı edilen çalışması 1862'de meslektaşı fizikçi John Tyndall tarafından Londra Kraliyet Kurumu'nda verilen bir derste canlandırıldı. Temmuz 1867'de Mayer "Die Mechanik der Wärme" yayınladı. Bu yayın ısının mekaniği ve onun hareketiyle ilgiliydi. 5 Kasım 1867'de Mayer Württemberg Krallığı tarafından şahsi soyluluk ünvanı verildi; Mayer britanya şövalyeliğinin Alman eşdeğeridir. Julius Robert von Mayer Almanya'da öldü.
kalori için, Mayer enerji korunumunun yasasını ifade eden ilk kişiydi; bu modern fiziğin en temel ilkelerinden biridir. Enerji korunumunun yasası, bir sistemin toplam mekanik enerjisinin, sadece muhafazakar kuvvetler aracılığıyla birbirleriyle etkileşen izole bir nesne sistemi içinde sabit kalacağını belirtir. Mayer'in enerji korunumunu belirtmeye yönelik ilk girişimi, Johann Christian Poggendorff'un Annalen der Physik'ine gönderdiği bir makaleydi; burada güç korunumunu Erhaltungssatz der Kraft varsaydı. Ancak, Mayer'in fizikte ileri düzey eğitim eksikliği nedeniyle, temel hatalar içeriyordu ve yayınlanmadı. Mayer fikri ısrarla takip etmeye devam etti ve Tübingen fizik profesörü Johann Gottlieb Nörremberg'le tartıştı; o da hipotezini reddetti. Bununla birlikte, Nörremberg Mayer'e fikirler deneysel olarak nasıl incelenebileceğine ilişkin birçok değerli öneri verdi; örneğin, kinetic enerji ısı enerjisine dönüşürse, su titreşim tarafından ısıtılmalıdır.
Mayer sadece bu gösteriyi gerçekleştirmekle kalmadı, aynı zamanda dönüşümün nicel faktörünü belirleyerek, ısının mekanik eşdeğerini hesapladı. Araştırmalarının sonucu 1842'de Justus von Liebig'in Annalen der Chemie und Pharmacie'nin Mayıs sayısında yayınlandı. "İnorganik Doğanın Güçleri Üzerine Açıklamalar" olarak çevrildi. Die organische Bewegung im Zusammenhang mit dem Stoffwechsel Metabolizmayla Bağlantılı Organik Hareket, 1845'teki kitapçığında ısının mekanik eşdeğerinin sayısal değerini belirtti: ilk olarak 365 kgf·m/kcal, daha sonra 425 kgf·m/kcal; modern değerler termokim kalori için 4.184 kJ/kcal 426.6 kgf·m/kcal ve uluslararası buhar tablosu kalori için 4.1868 kJ/kcal 426.9 kgf·m/kcal'dir.
Bu ilişki, iş ve ısı enerjinin farklı biçimleri olmasına rağmen, birbirlerine dönüştürülebileceklerini ima eder. Bu yasa artık termodinamiğin birinci yasası olarak adlandırılır ve 1847'de Hermann von Helmholtz tarafından nihai olarak belirtilen enerji korunumunun genel ilkesinin formüle edilmesine yol açmıştır.
Mayer ilişkisi
Mayer ideal bir gaz için sabit basınçta spesifik ısı ile sabit hacimdeki spesifik ısı arasında bir ilişki türetti. İlişki şu şekildedir:
C P , m − C V , m = R ,
burada CP,m sabit basınçta spesifik ısı, CV,m sabit hacimdeki spesifik ısı ve R gaz sabitidir.
Daha genel homojen maddeler, yalnızca ideal gazlar değil, fark şu biçimi alır,
ısı kapasiteleri arasındaki ilişkileri görmek için; burada C P izotermal sıkıştırılabilirlik olur.
Bu ilişkiden, çeşitli çıkarımlar yapılabilir:
- İzotermal sıkıştırılabilirlik β T pozitif bir miktar veya sıfır olduğundan, sabit basınçta spesifik ısı her zaman sabit hacimdeki spesifik ısıdan büyük veya eşittir.
- Sistemin mutlak sıcaklığı sıfıra yaklaştığında, CP,m ve CV,m arasındaki fark da sıfıra yaklaşır.
- Sıkıştırılamaz maddeler için CP,m ve CV,m aynıdır. Ayrıca katılar ve sıvılar gibi neredeyse sıkıştırılamaz maddeler için, iki spesifik ısı arasındaki fark ihmal edilebilir.
Sonraki yaşam
Mayer keşfinin öneminin farkındaydı, ancak kendini bilimsel olarak ifade edememe yeteneği aşağılayıcı spekülasyonlara ve bilimsel kuruluştan gelen dirençe yol açtı. Çağdaş fizikçiler enerji korunumunun ilkesini reddettiler ve Hermann von Helmholtz ve James Prescott Joule gibi övülen fizikçiler bile fikirlerine düşmanlıkla baktılar. İlki Mayer'in fiziksel sorulardaki niteliklerinden şüphe etti ve ikincisiyle ikinci nitelik konusunda acı bir uyuşmazlık gelişti.
1848'de iki çocuğu hızlı bir şekilde art arda öldü ve Mayer'in ruh sağlığı kötüleşti. 18 Mayıs 1850'de intihar girişiminde bulundu ve bir akıl sağlığı kurumuna yerleştirildi. Serbest bırakıldıktan sonra kırılmış bir adam oldu ve ancak 1860'ta halka timidly geri döndü. Ancak bu sırada bilimsel ünü artmıştı ve başarısının geç takdirini aldı, belki de artık bundan tadını alamayacağı bir aşamada olsa da.
Ölümüne kadar hekim olarak enerji ile çalışmaya devam etti.
Onurlar
- 1840 Julius von Mayer Württemberg Taç Nişanı Şövalye Haçını aldı.
- 1869 Mayer prix Poncelet aldı.
- Heilbronn'daki Robert-Mayer-Gymnasium ve Robert-Mayer-Volks- und Schulsternwarte onun adını taşır.
Kimyada, alkaloidleri tespit etmede kullanılan Mayer'in reaktifini icat etti.
Eserler
- 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
