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英国化学学家卡文迪许简介

更新时间:2023-10-22 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

卡文迪许漫长的一生中,他取得了一系列重大发觉——其中,他是分离氢的第一人,把氢和氧化合成水的第一人。因为卡文迪许在物理领域的杰出贡献,后人称他为“化学中的牛顿”。下边小编就带你们一上去详尽了解下吧。XR8物理好资源网(原物理ok网)

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卡文迪许人物简介XR8物理好资源网(原物理ok网)

亨利·卡文迪许(Henry,又译成:亨利·卡文迪什,1731年10月10日---1810年2月24日),美国化学学家、化学家。在卡文迪许漫长的一生中,他取得了一系列重大发觉——其中,他是分离氢的第一人,把氢和氧化合成水的第一人。因为卡文迪许在物理领域的杰出贡献,后人称他为“化学中的牛顿”。他证明了水并非单质,发觉了库仑定理和欧姆定理,完成了检测万有引力常量的扭秤实验,被觉得牛顿后英最伟大科学家之一。代表作品有《论人工空气》、《卡文迪什的热学研究》等。XR8物理好资源网(原物理ok网)

卡文迪许人物生平XR8物理好资源网(原物理ok网)

在18世纪期间,美国的一些物理家,如布拉克以及普利斯特里等人,都是出身于中产阶层的学者。XR8物理好资源网(原物理ok网)

亨利.卡文迪许生于1731年10月10日,那时他的儿子正在日本静养,所以他生在日本北部。卡文迪许的祖母和外祖母分别是法文郡公爵和肯特公爵。他是在牛顿去世四年后出生的,他读过牛顿的全部专著,一生最敬佩牛顿的学识和为人。XR8物理好资源网(原物理ok网)

卡文迪许的妻子是当时有名的学者,所以,卡文迪许从小就得到父母的鼓励,希望他在学术上能有所成就。11岁的时侯,他被送到当时知名的贵族学校学习了8年之久。到1749年,他18岁,进了剑桥学院,仍然到1753年,他22岁,由于不赞同剑桥学院的宗教考试,所以没取得任何学位,他离开了学院。XR8物理好资源网(原物理ok网)

卡文迪许离开剑桥学院后,就跟丈夫旁听德国皇家学会的大会,每位礼拜四下午,出席学会的聚会。到了1760年他被选为皇家学会会员。这一头衔的荣耀持续。在美国,但凡有FSR(皇家学会会员)头衔的人,仍然遭到人们的敬爱。XR8物理好资源网(原物理ok网)

在18世纪时,还没有公家办的实验室。所以卡文迪许在自己家里武器了一座规模相当大的实验室,他终生在自己家里做实验工作。XR8物理好资源网(原物理ok网)

他一生没有离婚,过着单身生活。以前有人说:“没有一个活到80岁的人,一生讲的话像卡文迪许那样少的了。”XR8物理好资源网(原物理ok网)

卡文迪许实验室XR8物理好资源网(原物理ok网)

卡文迪许实验室是美国剑桥学院的化学实验室。卡文迪许实验室遗址入口实际上就是它的化学系。剑桥学院建于1209年,历史悠久,与牛津学院同为日本的最高学府。剑桥学院的卡文迪许实验室建于187l~1874年间,是当时剑桥学院的一位市长威廉·卡文迪许私人捐助兴建的。他是十八~十九世纪对化学学和物理作出过巨大贡献的科学家亨利·卡文迪许的近亲。这个实验室就起名卡文迪许实验室,当时用了捐赠8450美元,去除盖成一栋实验楼馆,还买了一些仪器设备。XR8物理好资源网(原物理ok网)

卡文迪许扭秤实验XR8物理好资源网(原物理ok网)

卡文迪许在数学学上最为人推崇的重大贡献之一,是他在年近70岁时完成了检测万有引力常量的扭秤实验,因而使牛顿的万有引力定理不再是一个比列性的陈述,而成为一项精确的定量规律,引力常量的测定也为牛顿的万有引力定理的可靠性提供了最重要的实验旁证。XR8物理好资源网(原物理ok网)

17世纪时尽管牛顿发觉了万有引力定理,给出了估算两物体之间的万有引力的物理公式:F=G(m1_m2)/r^2(其中F为万有引力,G为引力常量,m1,m2分别为两物体的质量,r为两物体的距离)XR8物理好资源网(原物理ok网)

研究地球年龄的英国物理学家_中国地球物理学家英年早逝_世界地球物理学家XR8物理好资源网(原物理ok网)

但牛顿却没有给出引力常量的具体值。即使科学家仍然努力想测出该值,但都没有取得令人满意结果,由于通常的物体之间万有引力非常的小,所以万有引力常数也很小(检测值约为6.673E-11m^3/(kg_s^2))。XR8物理好资源网(原物理ok网)

而在卡文迪许完成他的实验曾经,天体的绝对质量是不能精确地测定的,只能由行星的卫星轨道来决定行星质量的相对值。XR8物理好资源网(原物理ok网)

版本一XR8物理好资源网(原物理ok网)

1797年卡文迪许完成了对月球密度的精确检测。他使用的装置是约翰·米切尔设计,但米切尔本人不久逝世,将装置遗留给了沃拉斯顿,后被转献给卡文迪什。装置是由两个重达350磅的标枪和扭秤系统组成。为了清除气流干扰,卡文迪许将装置安装在一个不漏风的卧室,自己则在室内用望远镜观测力矩的变化。以后他向皇家学会递交报告,给出了目前看来一直比较精确的月球密度值。这一检测被称为开创了“弱力检测的新时代”。好多文章称卡文迪许求出了万有引力常量,实际上卡文迪许当时只关心月球的密度,并没有涉及其他。而采用卡文迪许的检测结果通过估算可以求出万有引力常量和月球的质量。XR8物理好资源网(原物理ok网)

版本二XR8物理好资源网(原物理ok网)

1798年,卡文迪许改进了约翰·米歇尔所设计的扭秤,在其悬挂扭秤的金属丝上附加一块小平面镜M,如图2所示,实现了对金展丝扭转角度的放大,借助望远镜在室内远距离操纵和检测,避免了空气的扰动(当时还没有真空设备)。他用一根39英寸的镀金铜线吊一6公尺长的木杆,杆的两端各固定一个半径2英寸的小铁饼m,另用两个半径12英寸的固定着的大标枪m’吸引它们,测出标枪间引力导致的摆动周期,由此估算出两个标枪的引力,因而推断出万有引力常量G的数值为6.-11N·m2/kg2。他的测定方式十分精美,在八、九六年间竟无人能超越他的检测精度,就是现今看来,卡文迪许的检测仍有相当的精确度(1979年G的检测值为6.-11N·m2/kg2)。卡文迪许把自己的这个实验称做“测量月球的重量”,他通过测定的G值算出月球的平均密度为水密度的5.481倍(月球密度的现代数值为5.517g/cm3),成为“称量月球第一人”。XR8物理好资源网(原物理ok网)

卡文迪许相关实验XR8物理好资源网(原物理ok网)

在卡文迪许的实验中借助了一个扭秤,典型的设计可由一根石英纤维悬挂一根载有质量为m1及m2的两个小球的杆而组成,如图3.6a所示。每位小球距石英纤维的距离L相等。当一个小的可检测的力矩加在这个系统上时,在石英丝上可以导致扭转,记下这个扭转值可以标定扭秤。我们可以借助这个力矩,它是由具有恒定的、作用力已知的弹簧在m2的位置上施加一个水平的力而组成。XR8物理好资源网(原物理ok网)

假如质量为M1及M2的两个物体分别坐落与质量为m1及m2的两个小球的水平距离很小的位置上,我们可以观测到石英丝的旋转,如图3.6b所示。我们可以分别决定m1与M1以及m2与M2的距离r1及r2研究地球年龄的英国物理学家,之后求施加在杆的端点的水平方向上的力,由此确立加石英纤。XR8物理好资源网(原物理ok网)

从质量M的检测所得的偏离,再依照前面所说到的,由石英丝旋转大小而取得的扭秤的标定,我们可以决定N之值。因为我们可以检测N,L,r1,r2以及所有不同物体的质量,在多项式(3.48)中不仅G以外,所有量都是已知的研究地球年龄的英国物理学家,于是可从等式(3.48)直接决定G,其值为G=6.7×10^(-8)达因·厘米2·克-2。(A^B表示A的B次方)XR8物理好资源网(原物理ok网)

一旦G的值已知,借助开普勒第三定理,等式(3.47)可以立刻决定太阳的质量。开普勒第三定理实际上是包含太阳及行星的总质量M的,并且对不同行星进行估算后,我们可以否认,太阳的质量很接近于M,而行星的质量仅约为~0.0013M⊙,在近似估算中可以忽视。借助已知的地球轨道及相像的方式,可以导得月球的近似的质量。XR8物理好资源网(原物理ok网)

卡文迪许人物评价XR8物理好资源网(原物理ok网)

卡文迪许公开发表的论文并不多,他没有写过一本书,在长长的50年中,发表的论文也只有18篇。不仅一篇在1771年发表的论文是理论性的以外,其余的论文内容都是实验性和观察性的,大部份是关于水槽物理方面的,先后发表在1766年到1788年的法国皇家学会的刊物上。XR8物理好资源网(原物理ok网)

卡文迪什在1766年发表了他的第一篇论文《论人工空气》,“人工空气”一词为波义耳首创,拿来指存在在某种物质中,通过物理反应可以释放下来的氨气。如普利斯特里通过氯化盐与酸反应生成的二氧化氮。在文章中卡文迪什在严格保持体温和浮力条件的前提下,对当时已知的各类二氧化碳的化学性质,特别是密度进行了严谨而细致的研究,并首先研究出氧气、氢气等二氧化碳的搜集技巧,较系统地研究了气体和氧气的性质。这篇文章使他获得挪威皇家学会的科普利奖状。XR8物理好资源网(原物理ok网)

1767年,卡文迪许发表的论文介绍了他,关于水和固定空气(气体)的实验。XR8物理好资源网(原物理ok网)

1773年,卡文迪许用两个同心金属球壳做实验,发觉了电荷间的作用规律,进而验证了自己的之前的推论——卡文迪许之前曾完满解释了电荷在导体表面分布并严格遵循距离平方正比律的诱因。XR8物理好资源网(原物理ok网)

1781年,卡文迪什采用铁与稀硝酸反应而首先制得“可燃空气”(即甲烷),此后测定了它的密度,研究了它的性质。他测出氧气和氧汽化合成水时的容积之比为2.02:1,因而证明了水不是元素而是化合物。XR8物理好资源网(原物理ok网)

在1783年他研究了空气的组成成份,做了好多试验,发表的论文的题目是“空气试验”。也就是这个时侯,他发觉水是由氢和氧两种元素组成的。他还发觉了氯化。XR8物理好资源网(原物理ok网)

还有一部份是关于液态物质融化点的研究,发表于1783年到1788年。XR8物理好资源网(原物理ok网)

1797年,卡文迪许最后的一项研究非常知名的,是关于月球平均密度的问题。他在改良约翰·米切尔设计以后,通过实验检测了月球平均密度。卡文迪许提出的数字是5.448克/分米,公认的是5.48克/分米。这说明当时试验已然相当确切。这项实验同时实验验证了牛顿的万有引力定理,确定了引力常数,被后人称为“卡文迪许实验”。XR8物理好资源网(原物理ok网)

卡文迪许在电学理论、计温学、气象学、大地磁学等方面都有研究。1798年他完成最后的实验时,已年近七十。XR8物理好资源网(原物理ok网)

在他去世之后,人们发觉他有大量文稿,仍然藏着未经公开发表。这部份未发表的论文相当多,热学部份由19世纪的大化学学家麦克斯韦院士整理后在1879年出版,物理和热学部份是由爱德华.普索于1921年主编出版的。XR8物理好资源网(原物理ok网)

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