|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
NAJWAŻNIEJSZE ODKRYCIA NAUKOWE
Prawo Boyle'a-Mariotte'a. Historia i istota odkryć naukowych
Katalog / Najważniejsze odkrycia naukowe Badania wielkiego angielskiego naukowca Boyle położył podwaliny pod narodziny nowej nauki chemicznej. Wyróżnił chemię jako samodzielną naukę i pokazał, że ma ona własne problemy, własne zadania, które trzeba rozwiązywać własnymi metodami, innymi niż medycyna. Systematyzując liczne reakcje barwne i strącania, Boyle położył podwaliny pod chemię analityczną. Stał się także autorem jednego z pierwszych praw powstających nauk fizycznych i chemicznych. Robert Boyle (1627-1691) był trzynastym z czternaściorga dzieci Richarda Boyle'a, pierwszego księcia Cork, zaciekłego i odnoszącego sukcesy łowcy pieniędzy, który żył w czasach królowej Elżbiety i pomnażał swoje ziemie, zajmując obce ziemie. Urodził się w Lismore Castle, jednej z irlandzkich posiadłości swojego ojca. Tam Robert spędził dzieciństwo. Otrzymał doskonałą edukację domową iw wieku ośmiu lat został studentem Uniwersytetu Eton. Tam studiował przez cztery lata, po czym wyjechał do nowej posiadłości ojca, Stolbridge. Zgodnie z ówczesnym zwyczajem, w wieku dwunastu lat Robert i jego brat zostali wysłani w podróż do Europy. Postanowił kontynuować naukę w Szwajcarii i we Włoszech i przebywał tam przez sześć długich lat. Boyle wrócił do Anglii dopiero w 1644 roku, po śmierci ojca, który zostawił mu pokaźną fortunę. W Stallbridge założył laboratorium, w którym pod koniec 1645 rozpoczął badania z zakresu fizyki, chemii i chemii rolniczej. Boyle lubił pracować nad kilkoma sprawami jednocześnie. Zwykle szczegółowo wyjaśniał asystentom, co mają robić na dany dzień, a następnie udawał się do biura, gdzie czekała na niego sekretarka. Tam podyktował swoje traktaty filozoficzne. Nie mniejsze zainteresowanie filozofią, teologią i językoznawstwem wykazywał encyklopedyczny naukowiec Boyle, zajmujący się problematyką biologii, medycyny, fizyki i chemii. Boyle przywiązywał ogromną wagę do badań laboratoryjnych. Najciekawsze i najbardziej urozmaicone były jego eksperymenty chemiczne. Wierzył, że chemia, oderwana od alchemii i medycyny, może stać się samodzielną nauką. Początkowo Boyle zajmował się pozyskiwaniem naparów z kwiatów, ziół leczniczych, porostów, kory drzew i korzeni roślin. Najciekawszy był purpurowy napar uzyskany z porostów lakmusowych. Kwasy zmieniły kolor na czerwony, a zasady na niebieski. Boyle kazał nasączyć papier tym naparem, a następnie wysuszyć. Kawałek takiego papieru zanurzony w badanym roztworze zmieniał kolor i pokazywał, czy roztwór jest kwaśny, czy zasadowy. Była to jedna z pierwszych substancji, które Boyle nazwał już wskaźnikami. Spostrzegawczy naukowiec nie mógł przejść obok innej właściwości roztworów: gdy do roztworu srebra w kwasie azotowym dodano trochę kwasu solnego, utworzył się biały osad, który Boyle nazwał „rogówką księżycową” (chlorek srebra). Jeśli ten osad pozostawiono w otwartym naczyniu, zmienił kolor na czarny. Była to reakcja analityczna, wiarygodnie pokazująca, że badana substancja zawiera „księżyc” (srebro). Młody naukowiec nadal wątpił w uniwersalną analityczną zdolność ognia i szukał innych sposobów analizy. Jego wieloletnie badania wykazały, że gdy na substancje wpływają pewne odczynniki, mogą one rozkładać się na prostsze związki. Stosując specyficzne reakcje możliwe było oznaczenie tych związków. Niektóre substancje tworzyły barwne osady, inne wydzielały gaz o charakterystycznym zapachu, inne dawały barwne roztwory itp. Boyle nazwał procesy rozkładu substancji i identyfikację powstałych produktów za pomocą analizy reakcji charakterystycznych. Był to nowy sposób pracy, który dał impuls do rozwoju chemii analitycznej. W 1654 naukowiec przeniósł się do Oksfordu, gdzie kontynuował swoje eksperymenty ze swoim asystentem Wilhelmem Gombergiem. Badania zostały zredukowane do jednego celu: usystematyzować substancje i podzielić je na grupy według ich właściwości. Po Gombergu jego asystentem został młody fizyk Robert Hooke. Poświęcili swoje badania głównie gazom i rozwojowi teorii korpuskularnej. Dowiedziawszy się z publikacji naukowych o pracy niemieckiego fizyka Otto Guericke, Boyle postanowił powtórzyć swoje eksperymenty i w tym celu wynalazł oryginalną konstrukcję pompy powietrza. Pierwszy egzemplarz tej maszyny został zbudowany przy pomocy Hooke'a. Naukowcom udało się niemal całkowicie usunąć powietrze za pomocą pompy. Jednak wszelkie próby udowodnienia obecności eteru w pustym naczyniu okazały się daremne. „Nie ma eteru” – podsumował Boyle. Postanowił nazwać pustą przestrzeń próżnią, co po łacinie oznacza „pustą”. W 1660 roku w swojej posiadłości Boyle ukończył swoją pierwszą poważną pracę naukową - „Nowe eksperymenty fizyko-mechaniczne dotyczące ciężaru powietrza i jego przejawów”. Następną książką był Chemik sceptyk. W tych książkach Boyle nie pominął nauk Arystotelesa na temat czterech żywiołów, które istniały przez prawie dwa tysiące lat, „eteru” Kartezjusza i trzech zasad alchemicznych. Oczywiście dzieło to wywołało ostre ataki ze strony zwolenników Arystotelesa i kartuzów. Jednak Boyle polegał na doświadczeniu w tym zakresie, dlatego jego dowody były niezaprzeczalne. Większość naukowców - zwolenników teorii korpuskularnej - entuzjastycznie przyjęła idee Boyle'a. Wielu jego ideologicznych przeciwników również zostało zmuszonych do uznania odkryć naukowca. Młody fizyk Richard Townley zostaje jego nowym asystentem w laboratorium w Oksfordzie. Wraz z nim Boyle odkrył jedno z podstawowych praw fizyki, ustalając, że zmiana objętości gazu jest odwrotnie proporcjonalna do zmiany ciśnienia. Oznaczało to, że znając zmianę objętości naczynia, można było dokładnie obliczyć zmianę ciśnienia gazu. To odkrycie było największym odkryciem XVII wieku. Boyle po raz pierwszy opisał to w 1662 roku („W obronie doktryny elastyczności i ciężaru powietrza”) i skromnie nazwał to hipotezą. Koncepcja sprężystości powietrza, która odpowiada obecnej koncepcji ciśnienia, miała decydujące znaczenie w planach i realizacji eksperymentów Boyle'a. „Sprężystość powietrza”, pisze Gliozzi, „została zademonstrowana Pascal w eksperymencie powtórzonym przez Akademię Eksperymentów i Guericke. Pęcherzyk powietrza nadmuchuje się po umieszczeniu w komorze barometrycznej lub w opróżnionym zbiorniku. Eksperyment Guericke z dwoma połączonymi naczyniami również świadczył o elastyczności powietrza. „Przy okazji zauważamy, że teoria elastyczności narodziła się z opisanych eksperymentów z powietrzem. Termin ten, wprowadzony przez Pekkego w 1651 roku, był szeroko używany przez Boyle'a, który wykonał również pierwsze badania sprężystości ciał stałych. Francesco Lino (1595-1675) wystąpił przeciwko takiemu porozumieniu, broniąc zasadniczo idei wysuwanych przez Fabry'ego, a także Mersenne, który próbował przypisywać efekt Torricellego i zasysanie wody przez pompę przyczepności „ zaczepione” cząsteczki wody i powietrza zderzają się ze sobą. W swojej pracy „O eksperymencie z rtęcią w szklanych rurkach…”, opublikowanej w 1660 r., Lino zauważa, że jeśli rurkę otworzy się na obu końcach do rtęci, a następnie przykryje się jej górny koniec palcem i częściowo ją pociągnie. z rtęci, wtedy czuje się, że opuszka palca jest wciągana do rurki. To przyciąganie, argumentuje dalej Lino, nie świadczy o zewnętrznym ciśnieniu atmosferycznym, ale o wewnętrznej sile wywołanej przez niewidzialne nitki („funikle”) substancji materialnej, przymocowane z jednej strony do palca, a z drugiej do kolumny rtęci. Teraz takie pomysły wywołują tylko uśmiech, ale potem wymagały poważnego przemyślenia, co zrobił Boyle w swojej pracy „Obrona przed Lino”, gdzie stara się udowodnić, że sprężystość powietrza jest w stanie więcej niż tylko utrzymać „kolumnę Torricella”. Boyle bardzo szczegółowo opisuje swoje badania: „Wzięliśmy długą szklaną rurkę, którą wprawną ręką, za pomocą lampy, wygięliśmy w taki sposób, że część wygięta do góry była prawie równoległa do reszty. w tym krótszym łokciu… było hermetycznie uszczelnione.Krótkie łokieć podzielone na całej długości na cale (z których każda jest również podzielona na osiem części) za pomocą paska papieru z nadrukowanymi podziałami, który został starannie przyklejony tuba. Ten sam pasek papieru przyklejono do długiego kolana. Następnie „rtęć wlewano do rurki w takiej ilości, że wypełniała półokrągłą lub zakrzywioną część syfonu” i stanęła na tym samym poziomie w obu kolanach. „Kiedy to zostało zrobione, zaczęliśmy dodawać rtęć do długiej nogi… aż powietrze w krótkiej nodze zostało zredukowane przez kompresję tak, że zajmowało tylko połowę pierwotnej objętości… Nie odrywaliśmy oczu od dłuższej nogi rury ... i zauważyliśmy, że rtęć w tym dłuższym kolanku była o 29 cali wyższa niż w drugim”. Podsumowując te eksperymenty, Boyle zauważył: „Kiedy powietrze zostało sprężone tak bardzo, że zostało skondensowane do objętości jednej czwartej oryginalnej, próbowaliśmy, jak zimne powietrze z lnianej tkaniny zwilżonej wodą mogłoby zagęścić powietrze. czasami wydawało się, że powietrze jest nieco skompresowane, ale nie na tyle, aby można było z tego wyciągnąć jakiekolwiek wnioski. Potem próbowaliśmy też, czy upał będzie… działał niż poprzednie zimno”. Co ciekawe, to nie Boyle wyciągnął wnioski z badań, ale Townley. Boyle wskazuje, że Richard Townley, czytając pierwsze wydanie swojej pracy „New Physico-Mechanical Experiments Concerning the Elasticity of Air”, postawił hipotezę, że „ciśnienie i rozciągnięcia są do siebie odwrotnie proporcjonalne”. Ya.G. Dorfman pisze: „Piętnaście lat po opublikowaniu tych badań przez Boyle'a, tj. w 1679 r., we Francji ukazała się „Mowa o naturze powietrza” opata Edme Mariotte, w której obok innych pytań pojawiły się eksperymenty podobne do eksperymentów Boyle'a dotyczących badania Opisano zależności między ciśnieniem powietrza a zajętą objętością. Mariotte nie wspomina ani słowem o swoim poprzedniku, jakby zupełnie nie wiedział o pracach Boyle'a nad pneumatyką. Tymczasem prace Boyle'a były szeroko znane: były publikowane po łacinie i angielsku. Mariotte nie zapomniał jednak po raz pierwszy wspomnieć o swoim poprzedniku, gdyż podobnie w 1673 r. w pracy o zderzeniach nie wspomniał ani słowa o dziele. Huygens, zapożyczając od tego ostatniego nie tylko metodologię eksperymentu, ale także podstawy teorii. Praca Mariotte jest znacznie gorsza od Boyle'a pod względem dokładności eksperymentu. Boyle, jak widzieliśmy, mierzy wysokość słupa rtęci z dokładnością do szesnastych części cala, porównuje rzeczywiste zaobserwowane wartości z obliczeniami i wskazuje na nieunikniony błąd w pomiarach. Mariotte mierzy wysokość słupa rtęci w całych calach i ogranicza się do zgłoszenia, że dane eksperymentalne są ściśle zgodne z danymi obliczonymi. Ostrożny i krytyczny, Boyle nazywa prawo, które odkrył, jedynie „hipotezą” wymagającą eksperymentalnego potwierdzenia. Mariotte ogłasza to prawem lub regułą natury. Tak więc, uczciwie, "prawo Boyle'a-Mariotte'a" powinno być nazywane "prawem Boyle'a-Townley'a" lub "Prawem Boyle'a-Townley'a-Hooke'a". Niestety czasami na kursach fizyki błędnie stwierdza się, że Mariotte „dopracował” badania Boyle'a, co jest kompletną nieprawdą. Niemniej jednak to Mariotte (1620–1684) przewidział różne zastosowania prawa. Spośród nich najważniejsze było obliczenie wysokości miejsca z danych barometrycznych. Obliczenia, które przeprowadzono, operując na nieskończenie małych ilościach, doprowadziły do niepowodzenia z powodu słabego wyszkolenia matematycznego naukowca. Później, w 1686 r., angielski astronom Edmond Halley (1656–1742) zajął się problemem wyznaczania wysokości na podstawie ciśnienia atmosferycznego. Większość czytelników zna go dzięki odkrytej przez niego komecie, która nosi jego imię. Halley znalazł więc wzór, który jest w zasadzie poprawny, jeśli nie weźmie się pod uwagę zmian temperatury. Istotą wzoru Halleya było stwierdzenie, że wraz ze wzrostem wysokości w postępie arytmetycznym ciśnienie atmosferyczne spada wykładniczo. Autor: Samin D.K.
▪ Teoria ewolucji świata organicznego
Hałas drogowy opóźnia rozwój piskląt
06.05.2024 Bezprzewodowy głośnik Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024
▪ Nowy czujnik OMRON wykrywa kierunek przechyłu ▪ Mikrochipy 3D TLC NAND 32 GB ▪ Innowacja tantalu w celu ulepszenia reaktorów termojądrowych
▪ sekcja serwisu Ograniczniki sygnału, kompresory. Wybór artykułu ▪ artykuł Zdrowie człowieka i społeczeństwo. Podstawy bezpiecznego życia ▪ artykuł Z jakiej okazji powstała opera Aida G. Verdiego? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Główny spiker radiowy. Opis pracy ▪ artykuł Anteny stacji radiowej UA1DJ. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony