在遥远的18世纪,卡文迪许是如何精确测量出地球的水密度的?

日本漫画《海贼王》及其衍生作品中有一个叫卡文迪什的人物。这个双重人格的角色也很自恋。在历史上,有一个叫卡文迪什的人。相对于漫画和漫画的虚拟世界,这个人因为一部沉睡了70年的手稿而重现历史。因此,他被誉为有史以来最伟大的实验物理学家。这到底是怎么回事?

亨利·卡文迪什简介

历史上的卡文迪许,全名亨利·卡文迪许,生活在18世纪,生于173110年6月24日,卒于2000年2月24日。他是英国人。在我们的中学课本里,他经常和牛顿一起出现,但是课本里没有他的肖像。然而,就是这个没有画像的男人,他的神秘远远超出了所有人的想象。因为,物理学中著名的定律:欧姆定律和库仑定律,都和这个人有关。

卡文迪什是个学者。他就读于剑桥大学彼得学院。毕业后,他开始在父亲的实验室做助手,因此积累了大量的实验经验和更多的电学、化学研究知识,并由此开始了他长达五十年的实验之旅。1760年,卡文迪什当选为伦敦皇家学会会员,1803年当选为法国学会18外籍会员之一。然而,他的成就与实验物理学家是不相容的。

化学领域

1784年,卡文迪什在一次偶然的实验中发现,个别金属会与化学酸发生反应,然后会产生可燃气体。后来,经过后来的科学家通过他的手稿进行实验,这种可燃气体被命名为氢气。当时科学界对氢气的看法不一,甚至有人认为它是一种合成气体,是卡文迪许的坚持和实验,通过引流和集气收集起来的。并记录在他的手稿中,使得这种新气体的概念问世。

更重要的是,卡文迪许甚至确定了氢气的密度,然后让空气和氢气合成水。这对当时的科学界具有划时代的意义,因为人们普遍认为水是一种非常简单的元素,可以构成一切。而卡文迪什的世界观证明了水是一种化合物。

之后,他将空气和氢气混合,用电火花进行实验。最后,他发现氧气和氢气一起燃烧。氢气完全燃烧时,只用了五分之一的氧气。所以他得出氢氧消耗比是2.02比1。在这个作用的基础上,卡文迪什甚至得出了空气的构成:空气中氧气占20.833%,其余大部分是氮气。现代科学仪器已经能够得出空气中氧气含量回升到20.95的结论,而卡文迪什在18世纪已经得出了非常少的数据。

此外,在后续的测试中,卡文迪什还发现,除了上述的氢和氧之外,还有1气体中的120部分不会与其他物质发生反应,在现在的化学中被称为稀有惰性气体。这个结论是在一百多年后才真正被发现和证实的,可见卡文迪许有多厉害。

物理场

在物理学上,卡文迪许可以算是最伟大的实验物理学家,因为他曾经有一个著名的扭秤实验。他用米切尔的扭秤做了实验,但是经过他自己的改进,这个实验已经进行了25年,测量地球的密度和质量,这是当时天文学上最流行的实验之一。

他先把自己改装的扭秤放在一个封闭的房子里,在扭秤两端分别放上一个大铁球和一个小铁球。扭秤中间的支架上绑着一根韧性很好的钢丝,钢丝上有一面小镜子。用平行光照射镜子,光斑反射到标记的地方。通过记录实验得到的数据,他计算出地球的表面是每立方米5.841克,地球的密度是地球水的5.445438+0倍。现代仪器得出的结论是5.517,与他的结论误差只有0.65253%。他还确定了引力常数并计算了地球的质量。号称称地球第一人。

此外,他还发现了欧姆定律和库仑定律。得出这些结论,即使是用自己的身体作为实验工具,比如欧姆定律,就是他把自己的身体放在电流的两端,通过感应身体反应的强弱来获得电流的强弱。由于他性格孤僻,这些伟大的结论没有发表。直到19世纪末,在他去世70多年后,电工麦克斯韦才在他的实验室里找到了他的原始手稿,这才使他的成果问世。当时,他还被称为“有史以来最伟大的实验物理学家”。

他直到八十岁才结束他的实验生涯,所以他涉及了热学理论、测温学、气象学、地磁等等。他通过扭秤实验验证了牛顿万有引力定律,确定了引力常数和地球平均密度。他是第一个分离氢并将氢氧化成水的人...他有太多的第一,他的成就都离不开他的勤奋。