能量守恒定律——亥姆霍兹

从18世纪末到20世纪40年代，来自6个国家的10多位科学家从不同角度或否定热质说或独立地提出了能量守恒观点。

俄国化学家杰曼·盖斯（Germain Hess）于1836年发现，任何一个化学反应，不论是一步完成，还是几步完成，放出的总热量相同，即证明了能量在化学反应中是守恒的，被认为是能量守恒定律的先驱。

德国物理学家、医生尤利·迈尔（Julius Mayer），于荷兰远航东印度船中任船医时，在热带地区看到海员静脉中的血红于在欧洲时，他联系到L.A.拉瓦锡的燃烧理论，认为机体需热量小，食物氧化过程减弱，静脉血中留下较多的氧，从而想到食物中化学能与热能的等效性。又从海员谈话中听到海水在暴风雨中较热，想到热和机械运动的等效性，1841和1842年连续写出论自然力（即能）守恒的论文，并从空气的定压和定容比热之比，推算出热功当量为1卡等于365克力·米。因此迈尔是公认的第一个提出能量守恒并计算出热功当量的人。

詹姆斯·焦耳（James Joule）是英国的酒商和业余的物理学家，从1837年开始就研究电流产生热量，以后又用多种机械装置反复测定热功当量，一直工作到1878年，终于精确地测定了热功当量值（他用的是英制，换算后为4.51焦／卡），和现代值很近，从而为能量守恒奠定了巩固的实验基础，因此也被公认为是发现人之一。后人为了纪念他，把能量或功的单位命名为“焦耳”，简称“焦”；并用焦耳姓氏的第一个字母“J”来标记热量以及“功”的物理量。

德国生理学家、物理学家赫尔曼·亥姆霍兹（Hermann Helmholtz）在不了解迈尔和焦耳的研究情况下，从永动机不可能出发，思考自然界不同的力（即能）间的相互关系。在专著《力的守恒》中提到张力（今称势能）和活力（即动能）的转换，还深刻地阐明热的本质：“被称为热的量的，一部分是指热运动活力的量，另一部分是指原子之间张力的量。这些张力在原子的排列发生变化时能引起热运动，第一部分相当于称之为自由热的部分，第二部分相当于称之为潜热的部分。”他还分析了在电、磁和生物机体中的力的守恒问题。虽然他作为系统并完整地阐述了能量守恒定律的第一人，但是他仍把发现定律的优先权让给迈尔和焦耳。