能量守恒和转化定律是谁发现的？

《论热的机械当量》是1849年焦耳在英国皇家学会发表的一篇著名论文。在这篇论文中，焦耳以他各种实验结果的精确一致性，为能量守恒和转化定律建立了无可辩驳的坚实实验基础和理论基础。能量守恒和转化定律是自然界最基本的规律，深刻地反映了世界的物质性和物质运动的统一性，它的发现被称为是19世纪的三大科学成就之一。

最早公布能量守恒和转化定律的是德国青年医生迈尔。1814年，迈尔出生于德国，1840年他在一艘远洋海轮上当船医，船从荷兰驶往东印度。船在热带的爪哇停留时，他给当地人看病。

当迈尔从病人身上抽取出血液时，奇怪地发现，患者的静脉血要比在欧洲见到的病人的静脉血颜色红亮得多。迈尔猜想，动物体温是由氧化过程产生的热，由于热带炎热，那么人的体温只需要从食物中吸取少量的热即可维持，因此食物氧化作用减弱，剩下多余的氧留在静脉血里，血红素结合了氧就显得红亮了。据此，迈尔认为，人的体温是由食物化学能转化来的。他进一步认为，人体动力也就是肌肉机械做功的能量，也来源于食物化学能；热能和机械能加在一起的总量，应该等于食物化学能。

在航行期间，迈尔听船员说：“暴风雨来时，海水温度比平时要高一点。”迈尔认为这应该是机械能转化为热能的缘故。

1841年，迈尔随船回国后，写成论文《论力的量和质的量的测定》。在这篇论文里，他提出了热是运动的观点，说明了热是由运动转化来的，并阐述了能量守恒和转化方面的见解。他把论文投给德国的权威刊物《物理学和化学年鉴》。由于当时理论界受热质说的影响，都相信热是物质而不是运动，因此不承认迈尔的见解，拒绝发表。

后来，迈尔做了两个实验，一是把一块与水温相同的金属，从高处落入水槽里，结果水的温度升高了。二是用力摇动水槽，结果水温也能升高。他还对实验进行了定量测定。1842年，他又把自己的研究成果写成论文《论无机界的力》，终于在德国的《化学与药物杂志》上发表。

论文虽然发表了，但没有受到人们的青睐，反而受到了不少嘲笑和攻击，使迈尔患上了神经紊乱症。

焦耳是第一个在广泛的科学实验的基础上发现和证明能量守恒和转化定律的人。

1840年，焦耳多次测量了电流的热效应。焦耳发现，通电导体所产生的热量，跟电流强度的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。这就是著名的焦耳——楞次定律。

焦耳把自己的实验成果写成论文《论伏打电池所产生的热》，提出热是能的一种形式，电能可以转化成热能。但他的论文没有受到重视，因而没有发表。

为了进一步从实验中证实自己的发现，焦耳又进行了各种实验，探讨各种运动形式之间的能量转化关系。

1843年，焦耳根据实验总结出《论水电解时产生的热》，提出线路所需要的全部热量正好等于电池内的化学变化所提供的热量。在这一年内，他还测定出热功当量为1卡等于460克米。

1843年8月，焦耳在皇家学会于柯克举行的学术会议上宣读了他的论文《论磁电的热量效应和热的机械值》。他介绍了自己的实验，公布了热功当量值，明确论述了能量守恒和转化问题。他的论文虽然非常精彩，但大多数人对此持怀疑态度，有的权威更是不信任，甚至有些轻蔑。

多次打击并没有使焦耳泄气，这个小小的酿酒师继续从事自己的业余研究。1844年，他通过压缩空气升温实验，计算出热功当量为1卡等于443.8克米。他又要求在皇家学会上宣读自己的论文，却遭到了拒绝。

焦耳仍坚持反复地做实验。1847年，他测得的热功当量为1卡等于427.4克米，已非常接近现在公认的1卡等于427克米。

1847年6月，焦耳要求在牛津大学举行的学术会议上宣读自己的论文，会议主席找借口不同意，在焦耳的再三要求下，只允许他说说要点。焦耳在会上介绍了自己的实验，并阐明自己的观点。大会主席不准备讨论它。可是，已有较高学术地位的物理学家威廉·汤姆生，即凯尔文勋爵发现了焦耳理论和传统理论的尖锐对立，激烈反对大会主席的决定，要求讨论焦耳提出的理论，焦耳的理论这才引起重视。

1849年，由于大名鼎鼎的电学家法拉第的力荐，皇家学会发表了焦耳的论文《论热的机械当量》。

焦耳从1840年起，用机械功生热、电流生热、压缩气体生热等不同的做功方法，进行了400多次实验，并以他各种实验结果的精确一致性，为能量守恒和转化定律建立了无可辩驳的坚实实验基础和理论基础。

此外，英国律师、业余物理学家格罗夫也与焦耳大体同时发现了能量守恒和转化定律。1842年，他在伦敦作了《关于自然界的各种力之间的相互关系》的讲演，指出一切物理力：机械力、热、光、电、磁，甚至还有化学力，在一定条件下都可以互相转化，而不发生任何力的消失。1846年，他出版了《物理力的相互关系》。

德国物理学家和生理学家赫尔姆霍茨，通过运动热的研究途径，发现了能量守恒定律。他认为“自然力不管怎样组合，也不可能得到无限的能量”,“一种自然力如果由另一种自然力产生时，其力的当量不变”。

总的来说，在发现和研究能量守恒和转化定律的过程中，焦耳比其他人更显得突出。一是他的发现具有热能、电能、机械能等多种形式之间的相互转化和广泛的实验基础；二是他获得了准确的热力当量数值。因此，人们常常把焦耳当做发现能量守恒和转化定律的代表人物。