Eksperimenta mērķis: Noteikt Zemes vidējo blīvumu Noteikt universālās gravitācijas konstanti. Henrija Kavendiša pieredze (1798) Atsauces piezīmes Aleksandrija

(Kavendišs, Henrijs) (1731-1810), angļu fiziķis un ķīmiķis. Dzimis 1731. gada 10. oktobrī Nicā. Lorda Čārlza Kavendiša dēls, kurš bija saistīts ar Devonšīras hercogu un Kentas hercogu. Četri studiju gadi Kembridžas universitātē (1749–1753) ieaudzināja Kavendišā mīlestību pret dabaszinātnēm. Mantojot lielu mantu, viņš gandrīz visus savus ienākumus iztērēja eksperimentālam darbam. Viņš savā mājā Londonā iekārtoja laboratoriju, kurā savāca tā laika labākos instrumentus un instrumentus. 1766. gadā Kavendišs publicēja pirmo nozīmīgo darbu ķīmijā "Factitious Air", kurā tika ziņots par "degoša gaisa" (ūdeņraža) atklāšanu. 1784. un 1785. gadā divi citi viņa darbi tika publicēti Karaliskās biedrības darījumos. Pirmajā no tiem tika aprakstīti eksperimenti, kā sadedzināt gāzes maisījumu no 5 daļām parastā gaisa un 2 daļām ūdeņraža, veidojot ūdeni, kas norādīja uz šīs vielas sarežģīto raksturu. Otrais darbs parādīja, ka tad, kad elektriskā izlāde tiek izvadīta caur gaisu virs ūdens virsmas, slāpeklis reaģē ar skābekli, veidojot slāpekļskābi. Tajā pašā laikā Kavendišs vērsa uzmanību uz to, ka 1/120 no sākotnējā gaisa tilpuma nereaģē. Analītisko metožu un instrumentu nepilnību dēļ Cavendish nevarēja atklāt jaunus elementus nereaģējušajā gāzes atlikumā. Vairāk nekā simts gadus vēlāk tās atklāja V. Remzijs un nosauca par cēlgāzēm (inertajām) gāzēm. 1796.-1798.gadā Kavendišs nodarbojās ar fāzu pāreju siltuma un dažādu vielu īpatnējās siltumietilpības noteikšanu. Viņš izgudroja eudiometru, ierīci, lai analizētu gāzu maisījumus, kas satur viegli uzliesmojošas vielas, un praksē ieviesa desikantu. Kavendišs paredzēja daudzus 19. gadsimta izgudrojumus. elektrības jomā, bet visi viņa darbi palika dzimtas arhīvā Devonšīrā, līdz 1879. gadā Dž.Maksvels sagatavoja savus atlasītos darbus publicēšanai. Kavendišs ieviesa elektriskā potenciāla jēdzienu un pētīja kondensatora kapacitātes atkarību no vides. 1798. gadā viņš izstrādāja vērpes līdzsvaru un izmantoja to, lai izmērītu pievilkšanās spēku starp divām sfērām, tādējādi apstiprinot universālās gravitācijas likumu; noteica Zemes gravitācijas konstanti, masu un vidējo blīvumu. Būdams flogistona teorijas piekritējs, viņš tomēr neapstrīdēja sava laikabiedra A. Lavuazjē uzskatus, atzīstot, ka tādas pašas tiesības pastāvēt ir arī Lavuazjē teorijai. Starp viņa publicētajiem darbiem ir Elektriskās parādības (Phenomena of Electricity, 1771); Ūdens sastāva atklāšana, 1784; Slāpekļskābes sastāva atklāšana, 1785; Dzīvsudraba sasalšanas punkts, 1783; Eksperimenti Zemes blīvuma noteikšanai, 1798; Uzlabota metode astronomisko instrumentu iegūšanai, 1809. gads. 1851. gadā D. Vilsons izdeva cienījamā Henrija K. Kavendiša dzīvi, bet 1921. gadā Karaliskā biedrība publicēja viņa zinātniskā darba vēsturi divos sējumos. Dažās jomās Kavendišs ievērojami apsteidza mūsdienu zinātni, taču ilgu laiku viņš palika gandrīz nezināms zinātnieku aprindās. Viņš bija vientuļš zinātnieks, turklāt viņš uzskatīja par iespējamu publicēt tikai tos rakstus, par kuru ticamību viņš bija pilnīgi pārliecināts. Kavendišs runāja reti un ne vienmēr par saviem atklājumiem informēja Karalisko biedrību, kuras biedrs viņš bija kopš 1760. gada. Kavendišs nomira Londonā 1810. gada 10. martā. Kembridžas universitātes fizikas laboratorija, kas dibināta 1871. gadā, ir nosaukta Kavendiša vārdā.

Viena no ekscentriskākajām personībām zinātniskās domas veidošanās un attīstības vēsturē – izcilais dabaszinātnieks, eksperimentētājs un teorētiķis Henrijs Kavendišs – bija diezgan turīgs aristokrāts un Devonšīras hercogu radinieks. Kavendišs dzimis 1731. gada 10. novembrī Francijas pilsētā Nicā. Viņa māte, lēdija Anne Greja, nomira pēc brāļa piedzimšanas, tajā laikā Henrijam bija aptuveni 2 gadi. 18 gadu vecumā jauneklis veiksmīgi iestājās Kembridžas Universitātē, tomēr trīs gadus vēlāk aizgāja, nesaņemot akadēmisko grādu. Pēc kāda laika jauneklis atgriezās Londonā, sava tēva lorda Čārlza, pietiekami izglītota vīrieša, mājā, kuru ar entuziasmu interesēja tajā laikā populārā elektrības tēma.

Sers Henrijs izrādīja ievērojamu interesi par zinātni (vai dabas filozofiju, kā to tolaik sauca). Papildus savām interesēm viņš no tēva mantojis diezgan atturīgu attieksmi pret savu darbu publicēšanu. Zinātnieks uzcēla laboratoriju un darbnīcu darbam un dzīvoja diezgan noslēgti, entuziastiski nododoties zinātniskiem pētījumiem. Kavendišs nekad nav precējies un ievērojamu savas dzīves daļu pavadīja kā vientuļnieks, pilnībā veltot sevi zinātniskam darbam. Pat vienīgais esošais viņa portrets tika gleznots slepeni. Viņš vēlējās savai mājai pievienot ārējos pakāpienus un lika saviem kalpiem tos izmantot tikai. Tos, kuri neievēroja pavēli, sers Henrijs nekavējoties atlaida.

Laikabiedri viņu atcerējās kā gudrāko starp bagātajiem un bagātāko starp gudrajiem. Kavendiša iecienītākais naudas tērēšanas veids bija labdarība. Viņš iztērēja miljoniem mārciņu, lai palīdzētu studentiem, taču viņa bagātība mistiskā kārtā nemaz nesamazinājās.

Seram Henrijam bija neparastas spējas: viņš varēja noteikt strāvas stiprumu, pieskaroties elektriskajai ķēdei ar roku. Kavendišs uzskatīja, ka siltums ir daļiņu iekšējās kustības sekas. Neskatoties uz titulu un bagātību, sers Henrijs izvairījās no sabiedriskās dzīves. Zinātniskās sanāksmes viņš apmeklēja tikai ar prieku, kur arī centās nepiesaistīt sev lielu uzmanību.

Henrijs Kavendišs - izcilais ķīmiķis, celmlaužs

Viņa zinātniskās darbības galvenais virziens bija gāzu ķīmiskā izpēte. Pateicoties Henrijam Kavendišam, mēs tagad izmantojam uzliesmojošu gāzi, ko sauc par ūdeņradi. Vienā no saviem pirmajiem darbiem ar nosaukumu “Mākslīgais gaiss” viņš detalizēti runā par degoša gaisa atklāšanu. Viņš izstrādāja gāzu savākšanas, attīrīšanas un izpētes procesu, caur kuru tika iegūts ūdeņradis un oglekļa dioksīds. Šo elementu svars un fizikālās īpašības tika noteiktas tādā pašā veidā. 1781. gadā zinātnieki noteica gaisa fizisko sastāvu, nedaudz vēlāk, 1784. gadā, sadedzinot ūdeņradi, tika noteikts ūdens ķīmiskais sastāvs, kas mainīja viedokli par tā elementāro uzbūvi. Tāpat, pateicoties šim eksperimentam, tika noskaidrots, ka skābeklis gaisā veido 20,83% tilpuma. Mūsdienu zinātnieki šo skaitli ir labojuši uz precīzāku – 20,95%.

1772. gadā zinātnieki atklāja slāpekli. Izmantojot elektrības radīto dzirksteli, Henrijs ieguva slāpekļa oksīdu un pētīja tā īpašības. Viņš pierādīja, ka tad, kad elektriskā loka iet caur gaisa slāni virs ūdens virsmas, slāpeklis reaģē ar skābekli, kā rezultātā rodas slāpekļskābe. Turklāt Kavendišs papildus norādīja, ka viena simtā daļa no sākotnējā gaisa tilpuma nereaģē ar skābekli. Diemžēl analīzes nepilnības un to laiku instrumentu primitivitātes dēļ Henrijs nespēja atklāt citu gāzi gaisa daļā, kas nebija reaģējusi - argonu. To vēlāk 1894. gadā izdarīja Viljams Remzijs.

Ir vēl viena interesanta detaļa: Kavendišs paralēli citam zinātniekam D. Raterfordam veica slāpekļa izpēti. Un savas pieticības dēļ Henrijs pēc darba veikšanas ar rezultātiem dalījās tikai ar savu draugu un publicēja savu darbu ar milzīgu kavēšanos. Rezultātā Rezerfords kļuva par pilntiesīgu šīs gāzes atklājēju.

Gāzes izpētes iekārtas

Henrija Kavendiša fiziskie pētījumi

Fizikas jomā Henrijs Kavendišs bija atbildīgs par gravitācijas spēka mērīšanas eksperimentiem. Šo eksperimentu rezultātā tika aprēķināts mūsu planētas blīvums. Aprēķiniem Henrijs izmantoja Džona Mišela uzbūvēto aprīkojumu. Tas sastāvēja no rotējošas skalas, lai izmērītu pievilcību starp divām svina bumbiņām, kas sver 350 mārciņas, un vēl divām, kas sver 1,61 mārciņu. Rezultātā tika konstatēts, ka planētas blīvums ir 5,48 reizes lielāks nekā ūdens blīvums. J. G. Poynting vēlāk piebilda, ka rezultātiem vajadzēja būt 5,448, kas bija vidējais rādītājs pēc 29 eksperimentiem.

Kavendišs uzrakstīja daudzus rakstus Karaliskajai biedrībai, kurus tikai simts gadus vēlāk 1879. gadā publicēja Dž. Maksvels. Viņa atklājumi elektroenerģijas jomā ir šādi:

• Elektriskā potenciāla definīcija, kurai viņš deva nosaukumu "Elektrifikācijas pakāpe".
• Lodes un kondensatoru kapacitātes aprēķināšanas metodes.
• Materiālu dielektriskā konstante.
• Attiecības starp strāvu un potenciālu, ko tagad sauc par Oma likumu.
• Strāvu atdalīšana paralēlās elektriskās ķēdēs.
• Elektriskā spēka izmaiņu ar attālumu apgrieztais kvadrātveida likums (Kulona likums).
• Eksperimentāli tika noteikta dažādu vidi ietekme uz kondensatoru kapacitāti.
• Ar vērpes svaru palīdzību tika apstiprināts Ņūtona atklātais universālās gravitācijas likums.
• Viņš noteica siltumu fāzu pāreju laikā un dažu vielu īpatnējo siltumietilpību.
• Viņš izgudroja ierīci gāzu maisījuma, kas satur viegli uzliesmojošus elementus, izpētei - eudiometru.

Sers Henrijs nomira 1810. gada 24. martā 79 gadu vecumā. Kavendiša testaments prasīja, lai viņš būtu apbedīts rūpīgi aizmūrētā zārkā bez neviena uzraksta. Būdams ateists, Kavendišs aizliedza pēc nāves uz viņa ķermeņa veikt jebkādus reliģiskus rituālus. Viņa vārdā tika nosaukta laboratorija Kembridžā.

Eksperimenta mērķis: Noteikt Zemes vidējo blīvumu Noteikt universālās gravitācijas konstanti. Henrija Kavendiša eksperiments (1798) Pamata kopsavilkums Aleksandrijas fiziķis Roberts Huks (1674) Darbs “Mēģinājums ar novērojumiem pierādīt Zemes kustību” Īzaks Ņūtons (1687) Universālās gravitācijas likuma atklāšana Henrijs Kavendišs () Džons Mišels ( ap 1797. gadu) Pirmais vērpes svaru modelis

Eksperimenta uzstādīšana Eksperimenta veikšanai Henrijs Kavendišs izmantoja: koka siju uz sudrabota vara vītnes, kas katra sver 775 g, piestiprinot pie šūpuļa divas lielas svina bumbiņas, kas katra sver 49,5 kg; kamera, kurā atrodas instalācija, spoguļteleskops (mikroskops), lai noteiktu vītnes vērpšanas leņķi

Eksperimenta veikšanas kārtība: no sudrabota vara diega 1 m garumā piekar koka šūpuļgalvu. Piestipriniet spoguli šūpuļsvirai. novietojiet instalāciju vēja necaurlaidīgā kamerā. pienesiet lielas svina bumbiņas uz šūpuļkrēsla piekārtajām bumbiņām. mēra sviras griešanās leņķi, izmantojot gaismas staru, kas tiek izšauts uz sviras spoguļa un atspoguļojas teleskopā (mikroskopā). Skatīt animāciju

Eksperimenta galvenie rezultāti Zemes blīvuma pašreizējā vērtība ir 5,52 g/cm³ Henrijs Kavendišs eksperimentāli pierādīja Īzaka Ņūtona gravitācijas teoriju G. Kavendišs aprēķināja Zemes vidējā blīvuma vērtību 5,48 ūdens blīvuma Kavendiša secinājums, ka vidējais planētas blīvums 5,48 g/cm³ ir lielāks par virsmas blīvumu, kas ir aptuveni 2 g/cm³, apstiprināja, ka dziļumā koncentrējas smagās vielas

Eksperimenta rezultātu skaidrojums Bet vēsturnieki nezina, kurš pirmais aprēķināja G skaitlisko vērtību. ρ – Zemes blīvums R – Zemes rādiuss g – gravitācijas paātrinājums Gravitācijas konstanti pirmo reizi, šķiet, ieviesa tikai S. D. Puasons savā “Traktātā par mehāniku” (1811). Zinot vītnes elastīgās īpašības, kā arī sviras sviras griešanās leņķi, bija iespējams aprēķināt gravitācijas konstanti, izmantojot formulu:

Eksperimenta rezultātu skaidrojums Ņūtona universālās gravitācijas likums, kas ietver gravitācijas konstanti, nosaka: Gravitācijas pievilkšanās spēks starp diviem materiāla punktiem ar masu m1 un m2, kas atdalīti ar attālumu R, ir proporcionāls gan masām, gan apgriezti proporcionāls. uz attāluma kvadrātu: Einšteins arī pārdomāja gravitācijas jēdzienu. Einšteins gravitāciju saprata kā telpas izliekuma ģeometrisko efektu. Zinātnieks pierādīja, ka gravitācijas spēks būtiski atšķiras no elektriskajiem, magnētiskajiem, kodolspēkiem un citiem spēkiem. Jo lielāka ir gravitācija, jo lēnāk plūst laiks.

Henrijs Kavendišs () angļu fiziķis un ķīmiķis, dižciltīgas angļu ģimenes pēcnācējs. Kungs. Dzimis Nicā, absolvējis Kembridžas universitāti. Mantojot lielu bagātību, viņš gandrīz visus savus ienākumus iztērēja eksperimentu veikšanai. Viņš ārkārtīgi nelabprāt publicēja sava zinātniskā darba rezultātus, un tāpēc ilgu laiku viņa pētījumi par elektroenerģiju nevienam nebija zināmi. Kavendišs atklāja lādiņu mijiedarbības likumu tālajā 1771. gadā, taču savu atklājumu nepublicēja. Citos pētījumos par elektroenerģiju G. Kavendišs konstatēja vides ietekmi uz kondensatora kapacitāti un noteica vairāku vielu dielektrisko konstanti. Henrijs Kavendišs iegāja fizikas vēsturē kā tas, kurš “nosvēra” zemeslodi. 1798. gadā viņš veica slavenus eksperimentus ar vērpes svariem, kas ļāva apstiprināt universālās gravitācijas likumu un noteikt gravitācijas konstantes vērtību. Viņam ir arī citi sasniegumi fizikā un ķīmijā.

Ideja par universālu gravitācijas spēku Robertam Hukam () Hukam bija jau no 1660. gadu vidus, tad vēl nepietiekami definētā formā viņš to izteica 1674. gadā traktātā “Mēģinājums pierādīt Zemes kustību. ” Jau 1680. gada 6. janvāra vēstulē Ņūtonam Huks pirmo reizi skaidri formulēja universālās gravitācijas likumu un aicināja Ņūtonu to strikti matemātiski pamatot, parādot saistību ar Keplera pirmo likumu neapļveida orbītām (diezgan iespējams, jau kam ir aptuvens risinājums). Ar šo vēstuli, cik tagad zināms, sākas universālās gravitācijas likuma dokumentālā vēsture.

Īzaks Ņūtons (gg.): Darbs pie “Dabas filozofijas matemātiskajiem principiem” (viss trīs sējumu darbs tika publicēts 1687. gadā). Pēc ilgas pārliecināšanas Ņūtons piekrīt publicēt savus galvenos sasniegumus. Vispasaules slava un dekarta kritika nāk: universālās gravitācijas likums ievieš liela attāluma darbību, kas nav savienojama ar Dekarta principiem 1680. gadā Ņūtons saņēma vēstuli no Huka ar universālās gravitācijas likuma formulējumu, kas kalpoja kā. iemesls viņa darbam pie planētu kustību noteikšanas, kas bija “Principia” tēma.

Džons Mišels () Priesteris no Tornhilas (Jorkšīras) ciema, ievērojams angļu dabaszinātnieks un ģeologs. Viņš studēja astronomiju, optiku un gravitāciju, būdams gan teorētiķis, gan eksperimentālists. Viņš jo īpaši atklāja zemestrīču viļņveidīgo raksturu, veica vairākus oriģinālus pētījumus magnētisma un gravitācijas jomā un paredzēja melno caurumu iespējamību. Pirmo reizi viņš ierosināja izmantot vērpes svarus gravitācijas konstantes noteikšanai un uzbūvēja Zemes masas mērīšanas ierīces prototipu, taču viņam nebija laika pašam izveidot eksperimentu un veikt aprēķinus. Pēc Mišela nāves viņa aprīkojums tika nodots Londonas Karaliskās biedrības biedram Henrijam Kavendišam, kurš aprēķināja mūsu planētas masu.

Henrijs Kavendišs ir mizantropisks zinātnieks, kurš ir izolējis sevi no visas pasaules. Izcilā bagātība ļāva viņam dzīvot tā, kā viņš uzskatīja par vajadzīgu. Un zinātnieks izvēlējās zinātni un vientulību sev. Šī zinātnieka dzīve un pētījumi citiem ilgi palika noslēpums – Henrija Kavendiša veikto eksperimentu būtība kļuva skaidra tikai daudzus gadus vēlāk. Turpinājumā lasītāji tiek aicināti iepazīties ar kādu no Henrija Kavendiša dzīvi un viņa aktivitātēm.

Henrija Kavendiša biogrāfija ir skopa attiecībā uz viņa personīgās dzīves detaļām. Viņš bija vienas no izcilākajām angļu ģimenēm pārstāvis. Savu ievērojamo bagātību viņš iztērēja pētījumiem un eksperimentiem. Viņa prāts bija atbildīgs par nozīmīgiem atklājumiem dabaszinātnēs, bet detalizētas viņa atklājumu publikācijas redzēja tikai Filozofisko darījumu abonenti, kas aprakstīja jaunākos Karaliskās zinātniskās biedrības biedru pētījumus. Henrijs Kavendišs lielāko daļu savu zinātnisko ierakstu glabāja savā arhīvā, kas pētniekiem kļuva pieejams tikai divus simtus gadus pēc viņa nāves.

Privātums

Visvairāk savā dzīvē Henrijs Kavendišs novērtēja vientulību. Viņš sazinājās ar saviem kalpiem, izmantojot īsas piezīmes, un nevarēja izturēt svešinieku klātbūtni savā mājā. Bieži viņš atgriezās mājās pa sētas durvīm, baidīdamies no sarunas ar savu mājkalpotāju. Zinātnieks izvairījās no sieviešu sabiedrības un dažreiz uzkāpa pa kāpnēm uz savu biroju, lai izvairītos no tikšanās ar daiļā dzimuma pārstāvēm, kas strādā viņa labā. Henrijs Kavendišs augstāk par visu novērtēja privātumu, un viņu maz interesēja realitāte. Tādi sociālie satricinājumi kā Francijas revolūcija un tās sekas atstāja viņu vienaldzīgu – katrā ziņā saglabājušajā sarakstē nav ne miņas, ka zinātnieks būtu zinājis par šo 18. gadsimta beigu sociālo katastrofu. Bet viņam bija laba izpratne par mēbelēm un viņš savāca unikālākos galdniecības paraugus - ir ieraksts par vairāku krēslu iegādi ar dārgu satīna apdari.

Viņš tik ļoti novērtēja savu vientulību, ka pavēlēja viņu apbedīt slēgtā zārkā, un kriptā ar viņa pelniem nedrīkst būt uzraksti, kas norādītu, ka tur ir apbedīts Henrijs Kavendišs. Fotogrāfijas no slavenās Dērbijas katedrāles, kur šis ievērojamais zinātnieks tika apglabāts, ir pieejamas katrā ceļvedī, taču diemžēl nav saglabājies neviens uzticams viņa portrets.

Gāzes izpēte

No sava tēva, kurš bija veiksmīgs meteorologs, Henrijs Kavendišs mantoja novērošanas dāvanu un tieksmi uz zinātniskiem pētījumiem. Diezgan precīza ūdeņraža svēršana viņam ierosināja ideju par tā izmantošanu aeronautikā. Viņa eksperimenti ar šo gāzi (Kavendišs to sauca par flogistonu) palīdzēja viņam atklāt ūdens sastāvu, sadalīt gaisu tā sastāvdaļās: skābeklī, slāpeklī, oglekļa dioksīdā, ūdens tvaikos. Viņa analīžu precizitāte bija tik liela, ka, atkārtojot zinātnieka eksperimentus gandrīz tādos pašos apstākļos, V. Remzijs un Dž. Reilija spēja atklāt argonu.

Eksperimenti ar elektrību

Henrijs Kavendišs un viņa atklājums par elektrisko lādiņu mijiedarbības likumu palika nezināms vairāk nekā divsimt gadu. Tikmēr šo elektrības pamatlikumu atklāja sers Henrijs Kavendišs divpadsmit gadus pirms Kulona. Citā darbā zinātnieks pētīja vielu, kas nevada elektrību, ietekmi uz kondensatoru kapacitāti. Viņš bija atbildīgs par pirmajiem, diezgan precīziem dažu vielu dielektrisko konstantu aprēķiniem.

Ņūtona apstiprinājums

Lai gan empīriskais atklājums pārsteidza zinātnieku iztēli, tam bija vajadzīgs praktisks apstiprinājums. Henrija Kavendiša eksperiments ar vērpes līdzsvariem ļāva izmantot šo vienkāršo dizainu, lai izmērītu pievilkšanās spēku starp divām sfērām, tādējādi apstiprinot, ka šie pētījumi ļāva iegūt tādas konstantes kā planētas Zeme masa un vidējais blīvums.

Patronāža

Šis ir ļoti pieticīgs un bija viens no tā laika lielākajiem filantropiem. Viņš finansiāli atbalstīja nabagos, kuri centās iegūt zināšanas. Ir ieraksti par studentu, kurš palīdzēja zinātniekam sakārtot milzīgo Kavendišas bibliotēku. Uzzinājis par sava asistenta finansiālajām grūtībām, Henrijs Kavendišs viņa atbalstam izrakstīja milzīgu summu 10 tūkstošus sterliņu mārciņu. Un tas nebūt nav atsevišķs gadījums.

Nejaušs atklājums

Tikai daži cilvēki zina, ka Henrija Kavendiša unikālais mantojums kļuva pieejams, pateicoties citam slavenam zinātniekam - Džeimsam Maksvelam. Viņam izdevās iegūt atļauju apskatīt ekscentriskā pētnieka arhīvu. Un arī tagad lielākā daļa paliek neizjaukta - izstrādāto ierīču mērķis un sarežģītā manuskriptu valoda mūsdienu zinātniekiem ir praktiski nesaprotama. Jāņem vērā, ka matemātiskā valoda tolaik nebija pamatīgi attīstīta, un daudzu funkciju skaidrojums bija sarežģīts un nesaprotams.

Cavendish laboratorija

Slavenā angļu Kavendiša laboratorija nes vārdu nevis Henrija Kavendiša, bet gan viņa radinieka un vārdamāsa - sera Viljama Kavendiša, septītā Devonšīras hercoga, vārds.

Šis izglītots cilvēks neatstāja pēdas zinātnē, bet spēja iemūžināt savu vārdu, ziedojot prāvu summu unikālas zinātniskās laboratorijas celtniecībai, kas veiksmīgi darbojas arī šodien.

Angļu fiziķis un ķīmiķis, Londonas Karaliskās biedrības biedrs (kopš 1760. gada). Dzimis Nicā (Francija). Beidzis Kembridžas Universitāti (1753). Veica zinātniskus pētījumus savā laboratorijā.

Darbi ķīmijas jomā ir saistīti ar pneimatisko (gāzes) ķīmiju, kuras viens no radītājiem viņš ir. Izolēts (1766) oglekļa dioksīds un ūdeņradis tīrā veidā, sajaucot pēdējo ar flogistonu, un izveidoja gaisa pamatsastāvu kā slāpekļa un skābekļa maisījumu. Saņemti slāpekļa oksīdi. Dedzinot ūdeņradi, viņš ieguva ūdeni (1784), nosakot šajā reakcijā mijiedarbojošo gāzu tilpumu attiecību (100:202). Viņa pētījumu precizitāte bija tik liela, ka ļāva viņam, iegūstot (1785) slāpekļa oksīdus, laižot elektrisko dzirksteli caur mitrinātu gaisu, novērot “deflogistizēta gaisa” klātbūtni, kas veido ne vairāk kā 1/20 no kopējā tilpuma. gāzēm. Šis novērojums palīdzēja W. Ramsay un J. Rayleigh atklāt (1894) cēlgāzi argonu. Viņš paskaidroja savus atklājumus no flogistona teorijas viedokļa.

Fizikas jomā daudzos gadījumos viņš paredzēja vēlākus atklājumus. Likumu, saskaņā ar kuru elektriskās mijiedarbības spēki ir apgriezti proporcionāli attāluma starp lādiņiem kvadrātam, viņš atklāja (1767) desmit gadus agrāk nekā franču fiziķis K. Kulons.

Viņš eksperimentāli noteica (1771) vides ietekmi uz kondensatoru kapacitāti un noteica (1771) vairāku vielu dielektrisko konstantu vērtību. Viņš noteica (1798) savstarpējās pievilkšanās spēkus starp ķermeņiem gravitācijas ietekmē un vienlaikus aprēķināja vidējo Zemes blīvumu. Par Kavendiša darbu fizikas jomā kļuva zināms tikai 1879. gadā – pēc tam, kad angļu fiziķis Dž.Maksvels publicēja savus rokrakstus, kas līdz tam atradās arhīvos.

Kembridžas universitātes fizikas laboratorija, kas dibināta 1871. gadā, ir nosaukta Kavendiša vārdā.

Pamatojoties uz materiāliem no biogrāfiskās uzziņu grāmatas "Pasaules izcilie ķīmiķi" (autori V.A. Volkovs un citi) - Maskava, "Augstskola", 1991. gads.

Pieskaras portretam

Henrijs Kavendišs dzimis Nicā 1731. gada 10. oktobrī, cēlies no slavenas anglonormāņu ģimenes. Jaunībā trūcīgi dzīvodams un diezgan pieticīgiem ienākumiem, pēc nāves viņš atstāja milzīgu bagātību. Zināms, ka viņa stāvoklis nav radies nekādu finanšu darījumu rezultātā. Ir saglabājusies vēstule no bankas, kurā Kavendišs glabāja ļoti nelielu daļu savas naudas. Šajā vēstulē banka aicināja viņu tur novietot pārējo savu bagātību, solot vislabvēlīgākos nosacījumus. Sera Henrija atbilde bija nepārprotama: “Rūpējieties par naudu, ko es noguldīju jūsu bankā, un turieties tālāk no pārējās, ja nezināt, ko ar to darīt, es labprāt to paņemšu vairāk laika, es tūlīt to izdarīšu."

Cavendish mīļākais veids, kā tērēt naudu, bija labdarības darbs. Reiz, uzzinājis, ka students, kurš palīdzēja viņam sakārtot bibliotēku, ir nonācis sarežģītā finansiālā situācijā, Kavendišs viņam nekavējoties izrakstīja čeku par 10 tūkstošiem mārciņu - tajā laikā milzīga summa. Tā viņš rīkojās visu savu dzīvi – un tomēr viņa rīcībā vienmēr bija miljoniem sterliņu mārciņu, it kā viņam būtu pasakains “neatpērkams rublis”. Daži uzskata, ka šo neizsīkstošo bagātību viņam radīja sekmīgās alķīmijas studijas, taču tas, protams, ir tikai pieņēmums.

Dienas labākais

1753. gada februārī Kavendišs absolvēja prestižo Kembridžas universitāti. Bet, būdams viens no izcilākajiem 18. gadsimta zinātniekiem, viņš nekad nav saņēmis nevienu akadēmisko grādu. Viens no iespējamiem izskaidrojumiem: tajos laikos neviens Kembridžas absolvents nevarēja būt neticīgs, un Kavendiša ateisms bija labi zināms. Bet iemesls var būt atšķirīgs.

Grūti gan izskaidrot vēl kādu neparastu faktu: Kavendišs, kuram, kā jau minēts, nebija nekāda akadēmiskā grāda un nebija publicējis nevienu zinātnisku darbu, 29 gadu vecumā tika uzņemts Karaliskajā Zinātņu akadēmijā.

1773. gadā, 20 gadus pēc Kembridžas absolvēšanas, Kavendišs, kurš jau bija pasakaini bagāts, apmetās Clapham Common, uz ielas, kas šodien nes viņa vārdu. Kopš tā laika zinātnieks sāka dīvaini izturēties pret apkārtējiem: viņš nevarēja izturēt, ja kāds viņu uzrunāja, un pat ja kāds svešinieks uz ielas viņu uzrunāja, Kavendišs klusībā novērsās un izsauca taksi un nekavējoties atgriezās. mājās.

Viņš sievietes parasti uzskatīja par kaut kādiem cilvēkiem, ar kuriem nevēlējās būt nekā kopīga. Viņš lika mājai piebūvēt ārējās kāpnes un lika kalpiem izmantot tikai tās. Tos, kas uzdrošinājās izmantot iekšējos, viņš nekavējoties izšāva.

Viņi stāsta šādu stāstu. Kādu dienu Kavendišs pusdienoja Karaliskās zinātniskās biedrības klubā. Šajā laikā pretī esošās mājas logā parādījās jauna skaista sieviete un sāka pētīt garāmbraucošos vagonus. Daudzi no klubā esošajiem vīriešiem pienāca pie loga, lai viņu labāk apskatītu. Nez kāpēc nolēmis, ka viņi apbrīno pilnmēnesi, Kavendišs grasījās viņiem pievienoties, taču, sapratis savu kļūdu, nekavējoties pameta klubu, skaļi paužot savu riebumu pret notiekošo.

Bet kādu dienu viņš bez vilcināšanās metās sievietes aizstāvībai. Reiz, atrodoties Klaphamā, Kavendišs pļavā ieraudzīja sievieti, kura mēģināja aizbēgt no dusmīga vērša. Viņš acumirklī steidzās palīgā, metās starp sievieti un dzīvnieku un paguva to padzīt. Tad, negaidot pateicību, viņš pagriezās un klusēdams aizgāja.

Ar savas mājas apsaimniekotāju viņš sazinājās tikai sarakstes ceļā. Tā, piemēram, vienā no saviem memorandiem viņš raksta: “Es esmu uzaicinājis uz vakariņām vairākus kungus un vēlētos, lai katram tiktu pasniegts aitas šķiņķis Un, tā kā es nezinu, cik aunam ir šķiņķi, es to darīšu palūdziet to izdomāt pašam."

Runāt ar viņu bija pilnīgi neiespējami, jo viņš vienkārši pagrieza muguru tam, kurš mēģināja to darīt, un aizgāja. Pēc baumām, viņam joprojām bijuši vairāki draugi, taču informācija par viņiem nav pieejama.

30 gadus Kavendišs dzīvoja dzīvi, kuras detaļas līdz pat šai dienai joprojām lielā mērā nav zināmas. Viņš valkāja violetu, pilnīgi izbalējušu uzvalku, 17. gadsimta stila parūku un vienmēr slēpa seju. Uz ciemu viņš devās karietē, kas aprīkota ar paša izstrādātu skaitītāju, kas atgādina mūsdienu taksometru skaitītājus.

Kādā jaukā dienā viņš pasauca kalpotāju un paziņoja: ”Uzmanīgi klausieties, ko es jums saku, kad tas notiks, dodieties pie lorda Džordža Kavendiša un pastāstiet viņam, kas noticis. Kalps nomurmināja, ka tādā gadījumā nebūtu slikta doma atzīties un pieņemt dievgaldu. "Man nav ne jausmas, kas tas ir," atbildēja Kavendišs, "labāk paņem lavandas ūdeni un nerodies šeit, līdz es nomiršu."

Kad mantinieki iepazinās ar Kavendiša atstātajiem dokumentiem, izrādījās, ka nelaiķim pieder milzum daudz Anglijas Bankas akciju – ļoti labi cilvēkam, kurš mūžā nebija nopelnījis ne santīma, bet tajā pašā laikā. pastāvīgi dāsni izšķērdēja naudu.

Zinātnieka testamentā bija ietverta kategoriska prasība, ka kapa ar viņa zārku tūlīt pēc bērēm ir cieši aizmūrēta, un ārpusē nebija uzrakstu, kas norādītu, kurš šajā kapenē ir apbedīts. Un tā tas tika darīts. Kavendišs tika apbedīts 1810. gada 12. martā Dērbijas katedrālē. Netika veikta ne ķermeņa apskate, ne autopsija. Un arī nav saglabājies neviens uzticams Kavendiša portrets.

Lielākā daļa Kavendiša zinātnisko darbu tika publicēti tikai 1921. gadā, un pat tagad vairākas kastes, kas piepildītas ar manuskriptiem un instrumentiem, kuru mērķi nevar noteikt, paliek neizjauktas. Un tas, kas ir maz zināms, izskatās ļoti neparasti. Kavendišs veica zinātniskus eksperimentus, kas bija gadsimtiem priekšā viņa laikam. Piemēram, viņš aprēķināja gaismas staru novirzes Saules masas dēļ 200 gadus pirms Einšteina, un viņa aprēķini gandrīz sakrīt ar Einšteina aprēķiniem. Viņš precīzi aprēķināja mūsu planētas masu un spēja atdalīt vieglās gāzes no atmosfēras gaisa. Tajā pašā laikā viņam nerūpēja ne viņa darbu publicēšana, ne zinātniskās pasaules atzinība.

1775. gadā viņš uzaicināja septiņus izcilus zinātniekus demonstrēt viņa konstruēto mākslīgo elektrisko dzeloņraju un katram no viņiem sniedza elektrošoku, kas ir tieši identisks tam, kā īsts dzeloņrajs paralizē savus upurus. Un izrādes beigās viņš, apsteidzot savus laikabiedrus Galvani un Voltu, viesiem svinīgi paziņoja, ka tieši šis jaunais spēks, ko viņš demonstrēja, reiz radīs revolūciju visā pasaulē.

Kavendišs varēja noteikt strāvas spriegumu, pieskaroties elektriskajai ķēdei ar roku, kas liecina par viņa neparastajām fiziskajām īpašībām. Neskatoties uz viņa laboratorijas ļoti pieticīgajām iespējām no mūsdienu zinātnes viedokļa, viņš spēja ļoti precīzi aprēķināt Zemes masu. Un Kavendišs veica visus šos neparastos, izcilos atklājumus, nepaļaujoties pat uz sava laika zinātni, bet izmantojot viduslaiku alķīmijas sasniegumus, kuru valodu un simbolus viņš apguva.

Kavendišs bija pilnīgi vienaldzīgs pret apkārtējo pasauli, un viņu nekad neinteresēja notikumi, kas notiek šajā pasaulē – pat tik nozīmīgi, kā Francijas revolūcija vai Napoleona kari, kas pārņēma Eiropu.

Tomēr diez vai ir leģitīmi viņa rīcību skaidrot ar parastu ekscentriskumu. Un dalot naudu pa kreisi un pa labi, viņš nemaz nebija filantrops. Un viņa naidīgums pret sievietēm arī izaicina izskaidrojumu. Viens no Kavendiša laikabiedriem, zinātnieks Lavkrafts, to izteica šādi: "Viņa izskats ir tikai maska, kas slēpjas zem tā, nav cilvēks." Tomēr Kavendišs nebūt nebija izņēmums starp izcilajām 18. gadsimta figūrām – strādāja vesela plejāde izcilu zinātnieku, kuru atklājumi apsteidza savu laiku. Piemēram, Rodžers Boskovičs 1736. gadā publicēja traktātu, kurā var atrast atsauces ne tikai uz relativitātes teoriju, bet arī uz zināšanu jomām, par kurām zinātne līdz mūsdienām nezina gandrīz neko - piemēram, par ceļošanu laikā vai antigravitāciju.

Starp izcilajiem zinātniekiem, kuri nepārprotami apsteidza savu laiku, Kavendišs nav vienīgais. Šajā rindā ir arī viņa laikabiedri Sendžermēns, Boskovičs, Bendžamins Franklins, Džozefs Prīstlijs un grāfs Rumfords. Zināms, ka šie cilvēki viens otru pazina un sarakstījās. Atcerēsimies, ko Bendžamins Franklins rakstīja Džozefam Prīstlijam (tas bija 18. gadsimta beigas): “Kļūst vienkārši neomulīgi, ja iedomājies, kādi spēki cilvēkam būs pēc tūkstoš gadiem, viņš iemācīsies atņemt lielas matērijas masas gravitācijas spēks, kas piešķirs viņiem absolūtu vieglumu un ļaus tos pārvietot bez mazākās piepūles. var pagarināt uz nenoteiktu laiku, pat pārsniedzot robežas, kas mums zināmas no Bībeles.

No 1750. līdz 1800. gadam tika veikti daudzi atklājumi, kurus tā laika zinātne vienkārši nevarēja izmantot. Piemēram, angļu matemātiķis Keilijs sacīja, ka drīzumā tiks izgudrots pietiekami jaudīgs dzinējs, lai paceltu par gaisu smagāku priekšmetu. Pamatojoties uz šo pieņēmumu, viņš jau 1800. gadā izstrādāja lidmašīnas dizainu. Aptuveni tajā pašā laika posmā parādījās mākslīgā pavadoņa jēdziens, kas, palaists no milzu lielgabala, riņķotu ap mūsu planētu...