请帮我找出是谁发明了天平。并简述发明者的生平。

天平是实验室常用的仪器。天平是一种称重仪器,也是测量物体质量的仪器。它是根据杠杆原理制成的。杠杆两端有两个小板,一个放重物,一个放被称物体。杠杆的中心装有指针。当两端平衡时,两端的质量(重量)相等。这些道理对于学过物理的人来说都是老生常谈。现代秤越来越精确,越来越灵敏,种类也越来越多。众所周知,有普通天平、分析天平、常量分析天平、微量分析天平、半微量分析天平等等。需要注意的是,天平并不是一下子发展成今天的样子,它还是有发展历史的!

天平的发明很早。在埃及的尼罗河三角洲,有一种水生植物,很像我国水域生长的芦苇。它的茎被一层一层剥开,撕成薄片用来书写。这种东西叫纸莎草纸。许多欧洲国家的纸是从拉丁文的纸莎草演变而来的。用纸莎草纸写的书就是纸莎草纸,在古埃及成为重要的历史文献。我们现在对古埃及的了解,尤其是科技的历史发展,都来自于纸莎草纸中的记载。当然,纸上草书上的字不是现代字,而是象形文字,很多专家都看过。根据纸草书记载,早在公元前1500年,埃及人就已经使用天平了。其他人说埃及人使用天平甚至更早,大约公元前5000年。古埃及的天平虽然很粗糙,但已经有了现代天平的轮廓,成为现代天平的雏形。下图是古埃及人使用的天平。

从图中可以看出,这种平衡就是在一根垂直的棍子中间钻一个洞,横着一根棍子,用绳子在棍子两端挂一个盘子。这种天平使用了很长时间,直到公元前500年左右,罗马人的“杆重”出现。通过移动重物,杆重与被称物体的重量保持平衡。事实上,它将天平的一端(重量端)从固定改为可移动。它的优点是只需要一个砝码,并且天平的砝码更好。杆秤也是用绳子挂一个盘子,再用绳子挂一个砝码。除了一端可以移动之外,基本形式与天平相同。

在秤和秤的使用过程中,人们觉得用绳子挂盘子很麻烦,使用起来很不方便。所以,有些人想摆脱这根讨厌的绳子。17世纪中叶,法国数学家劳贝尔·巴尔发明了摇摆托盘天平。托盘天平的发明被认为是对古代悬挂天平的重大改进,至今仍被广泛使用。下图是现在实验室常见的一种托盘秤,相比17世纪的托盘秤有了很大的提升。图中1为平衡梁,两端支撑称重板2。这两部分构成了托盘秤的骨架,体现了托盘秤的基本设计原则。见下面示意图:梁1平衡时,力矩相等,F1L1=F2L2,F1 = M1g,F2=m2g,L1 =。下图中,3是指针,4是刻度盘,指针对准刻度盘中心表示两端平衡,5是走码尺,6是走码,7是调零螺母。还有与天平匹配的砝码。

需要指出的是,托盘秤的发明并没有使吊秤退出历史舞台。相反,悬挂天平不仅继续被人们特别是科学家使用,而且在使用中继续得到改进。现代广泛使用的精密天平多为悬挂式,而托盘天平更多用于日常生产生活中,多用于科学实验中精度要求不高的称重。

英国化学家布莱克在化学实验中更早地使用了天平。他生活和工作在18世纪。当时正是化学中不断发现气体,理论开始建立的时期。布莱克在化学研究中非常重视实验,是用定量方法研究气体的第一人。1755写了一篇关于石灰石等碱性物质的实验研究的论文。论文中提到他发现燃烧石灰石会产生气体。于是,他在煅烧前称了石灰石的重量,煅烧后又称了一次。发现石灰石经过煅烧后重量减少了44%,他认为这是从中释放出的气体重量。在此基础上,他进行了各种研究。例如,他使石灰石与酸反应,发现也产生气体。他用石灰水吸收了这种气体,并进行了定量研究。他发现这种气体的重量等于煅烧石灰石产生的气体的重量,由此他认识到石灰石中有一种气体是固定的,他称之为“固定空气”(也就是我们现在所知道的二氧化碳)。从布莱克的实验研究可以知道,他进行的是定量研究,定量研究需要称重,称重离不开天平。史料表明,布莱克确实使用过天平,他使用的天平至今仍保存在爱丁堡皇家博物馆。下图是布莱克用过的天平。

秤盘用绳子吊着,横梁挂在另一个秤钩上。正是利用这种平衡,布莱克在化学实验中有了发现。该天平的使用不仅建立了化学实验中的定量方法,而且对该天平的进一步发展和改进具有重要意义。

继布莱克之后,英国化学家亨利·卡文迪什也进行了精确的定量实验,据说他还设计制造了天平。由于卡文迪什的生平资料不详,所以很难确切知道他是在何时以及如何设计制造了这种天平。后来,卡文迪什使用的天平在皇家科学院展出。这个天平放在柜子里,从外面看不清楚天平的样式,如下图:

我们知道,法国著名化学家拉瓦锡是一个非常重视定量研究的人。他经常使用天平,并注意称重的准确性。正是在精确的定量研究中,拉瓦锡确定了氧气的存在,建立了氧化燃烧的科学理论。在应用定量方法研究化学变化时,需要假设物质在化学变化前后质量守恒,拉瓦锡由此建立了质量守恒定律。拉瓦锡的研究工作得到了天平的帮助,但拉瓦锡本人很少设计制造仪器,也不设计制造天平。但是18世纪的法国流行秤,很多小店都有卖。拉瓦锡可能会受益于这种良好的条件。下图我们看到的是18世纪法国天平的风格,或许是当时天平的一种风格。

18年底,英国也做了一种平衡,在横梁中央嵌了一个钢刃。把它放在玛瑙盘里,大大提高了精密度和灵敏度。这时候出现了一些天平设计师和制造商。不过据说余额的价格比较贵,需要提前预定。不像法国,天平没有那么精确,但是相对容易买到。下图是费德勒为皇家学会制作的天平,在伦敦科学博物馆展出。

在英国,天平的使用不仅限于化学家和科学家,一般药店也普遍使用。化学原子论的提出者道尔顿在科学研究中经常使用天平。由于道尔顿在化学史上的重要地位和在英国科学界的影响,他成为一个著名的人物和著名的化学家。他所使用的天平据说已经成为非同寻常的东西,后来被英国曼彻斯特文学和哲学学会拥有和收藏。道尔顿曾经是这个社团的成员。

65438+20世纪20年代,伦敦有一个叫罗宾逊的乐器设计师。他开始设计和制造分析天平,不仅英国使用,美国也一度使用。罗宾逊用空心材料做成横梁和三角形,竖梁中间有一个指针。

带刻度横梁和行程码的天平也诞生于19世纪左右(托盘推出较早,图中横梁上标有刻度和行程码)。这种天平的发明者是谁,众说纷纭,争议不断。但是,在1851年,伦敦举办了一次国际博览会,英国和欧洲大陆的一些主要天平制造商参加了这次博览会。经过世博会评审组的审议,最高奖项最终授予了凌,以表彰他在制造带刻度横梁和滑动装置的秤(即移动码)方面的贡献。由此,凌的发明创造权在国际上得到了确认。

长期以来,在天平制造业有一个流行的理论,即天平的横梁越长,天平越灵敏。但是有一个叫波尔·邦格的人没有被这个理论所限制。1866年,他设计制造了短梁分析天平。后来在平田的设计理论上也有建树。下图是Bonger在1866年做的最早的短杆秤。

平衡的改善不仅仅是在光束、接触点、流浪码、音阶等方面,还有其他方面。比如旋钮天平,19世纪上半叶就已经出现了。旋钮平衡有什么优点?原来早期的天平,横梁是装在立柱上的,用不用都一样。后来出现了分析天平,分析天平的刀片是玛瑙做的。为了减少刀片的损坏,天平的横梁在不平整的时候放在一个架子上,使刀片不再受力,刀片在使用的时候放在一个支撑碗上。这些都是由旋钮装置控制的。现代分析天平有旋钮装置。下图是1833制作的旋钮天平。

随着科学技术的发展,天平的设计和制造有了很大的进步。正是通过几代人的不懈努力,通过技术的积累和完善,才有了今天的各种现代化秤。现在在化学实验室中,常用的天平有:托盘天平,前面提到过,用于测量精度要求不高的物质的大致质量,可以称量100克、200克、500克甚至1000克;分析天平(常量分析天平、微量分析天平和半微量分析天平);电光天平配有空气阻尼装置或电磁阻尼装置,使天平具有较高的灵敏度,能快速防止横梁晃动。光电天平从外观上看不到重量,但能看到放置被测物体的称重盘。重量的加减由旋转刻度盘操作,称重值可由投影秤直接读出。