Julius Robert von Mayer

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Julius Robert von Mayer
Julius Robert Mayer von Friedrich Berrer.jpg
Életrajzi adatok
Született 1814. november 25.
Heilbronn
Elhunyt 1878. március 20. (63 évesen)
Heilbronn
Ismeretes mint a termodinamika első főtételének, valamint az oxidáció és a fotoszintézis jelenségének egyik első megfogalmazója
Nemzetiség német
Iskolái Tübingeni Egyetem
Szakmai kitüntetések
Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Julius Robert von Mayer témájú médiaállományokat.

Julius Robert von Mayer (1814. november 25. – 1878. március 20.) német orvos és fizikus, a termodinamika tudományának egyik megalapozója. Legismertebb tudományos eredménye az energiamegmaradás elvének kimondása (1841), amelyet manapság a termodinamika első főtételeként emlegetünk, s amelyet ő fogalmazott meg úgy, hogy "energia nem keletkezik és nem vész el". [1] 1842-ben Mayer leírta azt a kémiai folyamatot, mely az élőlények alapvető energiaellátásért felelős, s amelyet ma oxidáció néven ismerünk. A maga korában eredményei visszhangtalanok maradtak, többek közt azért, mert egy évvel később James Prescott Joule felfedezte a hő-munka egyenértékűséget. Mayer vetette fel azt is, hogy a növények a fényt képesek kémiai energiává alakítani (fotoszintézis).

Élete[szerkesztés]

Mayer 1814. november 25-én született Heilbornnban egy patikárius fiaként. Itt töltötte gyermekkorát és itt végezte középfokú tanulmányait is; majd a Tübingeni Egyetemre került, hogy orvostudományt tanuljon. Doktorátusát 1838-ban szerezte meg. Rövid párizsi tartózkodás után (1839-40) hajóorvos lett egy Jakartába tartó holland három-árbocos hajón.

Mayer – állítólag – itt, a hajón tette azokat a megfigyeléseit, melyek az energiamegmaradás elvének megfogalmazására késztették. Egyes források szerint az a jelenség gondolkoztatta el, hogy a vihar-keltette hullámok melegebbek a nyugvó víznél. Más források szerint orvosi ténykedése közben figyelt fel arra, hogy a trópusokon (a mérsékelt égövvel összevetve) vörösebb a matrózok vénás vére, vagyis kisebb az árnyalatkülönbség az artériás és a vénás vér közt. Mayer ezt a jelenséget a következőképpen magyarázta: mivel magasabb a hőmérséklet, ezért az emberi életműködéshez szükséges hő egy részét maga a környezeti hőmérséklet fedezi és kisebb az oxidáció aránya. Ezek alapján tehát az emberi test hője, az oxidáció által nyert kémiai energia valamint a test munkavégzése egymásba átalakítható fizikai jelenségek.

Mayer 1841-ben hazatért Heilbronnba, megházasodott és folytatta orvosi praxisát; közben azonban hódolt újfent támadt fizikusi szenvedélyének is. 1841-ben jelentette meg első tudományos munkáját: Az Erők kvantitatív és kvalitatív meghatározásáró. (Mayer erő alatt megközelítőleg a mai energiafogalmat értette.) Műve visszhangtalan maradt, Mayert ezután a hő-munka egyenértékűségének kérdése izgatta, számszerű eredményt is adott erre vonatkozóan.

1848-ban kiszámította, hogy energiaforrás híján a Nap 5000 év alatt hűlne le, s felvetette, hogy a meteoritok tartják melegen.[2]

Saját korában nem ismerték el, tudományos eredményeit a kor tudósai egyáltalán nem vették komolyan, helyette Joule-nak adtak hitelt. A tudományos világ elutasítása és családi tragédiái (több gyermekének halála) miatt Mayer csaknem öngyilkosságot követett el. Egy időre elmegyógyintézetbe is vonult. A fizika és kémiai előrehaladásával időközben megváltozott a Mayer nézeteihez való hozzáállás is, az ötvenes évek végére kezdték elismerni érdemeit. 1859-ben a Tübingeni Egyetem filozófiai tanszéke tiszteltbeli doktorrá avatta. A korábban semmibe vett tanulmányát 1862-ben revideálta John Tyndall a the London Royal Institution tartott előadássorozatában. 1867-ben jelent meg aDie Mechanik der Wärm című műve. 1867-ben Mayert Württemberg Királysága nemesi címmel tüntette ki. 1878. március 20-án hunyt el, tuberkulózisban.

Munkássága[szerkesztés]

Az energiamegmaradás elvének első, korai változatát még Sadi Carnot fogalmazta meg; ő azonban még a kalorikum elmélet híve volt, s így a felfogása meglehetősen távol állt a jelenlegi tudományos ismereteinktől. A mai szellemiségnek megfelelő módon Sadi után Mayer fogalmazta meg a termodinamika első főtételét, mely az egész jelenkori fizika egyik legfontosabb alapösszefüggése.

Mayer először egy, az Annales der Physiknek küldött tanulmányában tett kísérletet az enrgiamegmaradás elvének megfogalmazására (energia helyett itt is az erő – Kraft – szót használta). A tanulmány azonban nem került publikálásra, mivel Mayer elkövetett néhány alapvetőnek számító hibát is, abból adódóan, hogy fizikai ismeretei (képzettsége miatt) hiányosak voltak.

Mayer ezek után már szemszerűen is ki tudta számítani a hő-munka egyenértéket. Kutatási eredményét 1842-ben jelentette meg az Annalen der Chemie und Pharmacie.[3][4] 1845-ös írásában (Die organische Bewegung im Zusammenhang mit dem Stoffwechsel) a hő és a munka közti átváltószámot először 365 kp•m/kcal, majd 425 kp•m/kcal értékben határozta meg. A mai érték termokémiai kalóriára vonatkozóan 4,184 kJ/kcal (426,6 kp m/kcal) , a nemzetközi gőztáblázat kalóriájára vonatkozóan pedig 4,1868 kJ/kcal (426,9 kp•m/kcal).

Mayer számításai csak azért pontatlanok mert téves adatokból indult ki, az összefüggéseket helyesen látta meg. 1842-es cikkének elméleti modellje egyébiránt a következő volt (mai szóhasználattal élve): kereste azt, mekkora magasságba kell emelni egy adott tömegű testet, hogy annak a potenciális energiája megegyezzen az ugyanolyan tömegű víz 0 °C-ról 1 °C-ra való melegítéséhez szükséges energiával.[5]

Az összefüggésnek fontos következménye, hogy bár a hő és a munka az energia különféle fajtái, de egymásba kölcsönösen átalakíthatók. Ezt nevezzük a kalorikum elmélet első főtételének, és ebből alakult ki az energiamegmaradás elvének mai formája, melyet Hermann von Helmholtz fogalmazott meg egzaktul először 1847-ben.

Mayer elsődleges érdeme, hogy az erőre (energiára) vonatkozó, a világ egységét és az erő megmaradását hirdető német metafizikus elképzeléseket (melyek a romantikus természetfilozófiában gyökereztek) egyesítette az angolok gyakorlatias irányvonalával, s így az energiára és a hő-munka egyenértékre vonatkozóan számszerű, kísérletekkel ellenőrizhető megállapításokat tudott tenni.[6]

Jegyzetek[szerkesztés]

  1. Mayer, Robert (1841). Paper: 'Remarks on the Forces of Nature"; as quoted in: Lehninger, A. (1971). Bioenergetics – the Molecular Basis of Biological Energy Transformations, 2nd. Ed. London: The Benjamin/Cummings Publishing Company. First Law
  2. Hellemans, Alexander. The Timetables of Science. New York, New York: Simon and Schuster, 316. o (1988). ISBN 0-671-62130-0 
  3. J. R. von Mayer, Annalen der Chemie und Pharmacie 43, 233 (1842).
  4. Mayer, J. R. (1842). „Bemerkungen über die Kräfte der unbelebten Natur”. Annalen der Chemie und Pharmacie 42 (2), 233–240. o. DOI:10.1002/jlac.18420420212.  
  5. Martinás Katalin(2008). Az energiamegmaradás történetéhez - Julius Robert Mayer a 19. század Galileije vagy dilettáns fizikus?, in.: Fizikai Szemle http://fizikaiszemle.hu/archivum/fsz0807/martinas0807.html
  6. Martinás Katalin (2008). Az energiamegmaradás történetéhez - Julius Robert Mayer a 19. század Galileije vagy dilettáns fizikus?, in.: Fizikai Szemle http://fizikaiszemle.hu/archivum/fsz0807/martinas0807.html

Fordítás[szerkesztés]

  • Ez a szócikk részben vagy egészben a Julius von Mayer című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.