能量守恒定律(Law of conservation of energy)是自然界普遍的基本定律之一。一般表述为：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变。也可以表述为：一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。总能量为系统的机械能、内能（热能）及除机械能和内能以外的任何形式能量的总和。如果一个系统处于孤立环境，即不可能有能量或质量传入或传出系统。对于此情形，能量守恒定律表述为：“孤立系统的总能量保持不变。”

能量守恒定律发现于19世纪40年代，它是在5个国家、由各种不同职业的10余位科学家从不同侧面各自独立发现的。其中迈尔（德国）、焦耳（英国）、亥姆霍兹（德国）是主要贡献者。是自然科学中最基本的定律之一，它科学地阐明了运动不灭的观点。

 焦耳先后采用不同的方法做了400多次实验。以精确的数据为能量守恒原理提供了无可置疑的实验证明。

1840年前后世界各国形势

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英国

英国完成了第一次工业革命，综合国力位居世界第一，在世界各地建立起了自己的殖民体系。1840年，英国工业生产占世界工业生产总额的47%（当今中国占世界30%），商品出口总额占世界总额的21%，是名副其实的“世界工厂”。英国舰船吨位位居世界第一，正所谓“国家利益所至，舰艇航迹必达”，英国殖民地数量众多，分布广泛，横跨地球经纬，是继西班牙之后的新的“日不落帝国”。

法国

1789年，法国大革命。1792年，法兰西第一共和国成立，路易十六被推上断头台。1799年，拿破仑发动雾月政变，建立法兰西第一共和国。1814年，波旁王朝复辟。1830年，七月革命推翻了波旁王朝。1848年，爆发二月革命，建立了法兰西第二共和国。这一时期的法国，国运跌宕起伏，形势混乱不堪，国内矛盾是法国的主要矛盾。

普鲁士

普鲁士是此时的欧洲列强之一，是德意志邦联中最强大的国家（此时奥地利也是邦联中的强国），但是此时的德意志尚未统一，国际上尚不算强势。

美国

此时的美国领土没有达到今天的规模（德克萨斯、新墨西哥、俄勒冈和加利福尼亚1840年属于墨西哥，阿拉斯加属于俄国），而且南北方处于分裂之中，北方的工业生产和南方的种植园经济有着内生的矛盾，表面的和平掩盖不了内在的暗潮汹涌，战争或者改革只是早晚之事。

沙皇俄国

从彼得大帝得破立到叶卡捷琳娜全盛，19世纪的俄国拖着农奴制的身躯走向了下坡路，即便如此，他的爪牙也能伸向新疆和中国东北。农奴制严重限制了资本主义的发展，克里米亚战争的失败，加速了农奴制的瓦解，通过19世纪60年代的农奴制改革，这个西方国家中最薄弱的一环又苟延残喘了50余年，他虽然落后，但有的国家比他还落后。。。

综之，1840年的世界，是英国主导的世界，其他国家要么在应对国内矛盾，要么国力较弱正在谋求发展，只有英国有能力来挑战中国这个古老的东方大国。

1894年中日甲午战争，是指19世纪末日本侵略中国和朝鲜的战争。按中国干支纪年，战争爆发的1894年为甲午年，故称甲午战争。日本称“日清战争”，朝鲜半岛称“清日战争”，西方国家称“第一次中日战争”。

1840年爆发鸦片战争。“通常鸦片战争都指第一次鸦片战争，英国经常称其为第一次中英战争或“通商战争”，是1840年至1842年英国对中国发动的一场非正义的侵略战争，也是中国近代屈辱史的开端。

图1.  焦耳测量热功当量的实验用具

图2.  焦耳

小结：国力和科技发展正相关。