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(PeterEwart，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

① 转引自Я.М.Гелькфер,ИсторияиМетодoлoгияТермoдинамики иСтатистическоǔфизики,ВысшаяШкола,1981,p.136．

② 转引自 Y．Elkana，TheDiscoveryoftheConservationofEnergy ，Harvard，1974，p．119．

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(SadiCarnot，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。