物理學(xué)史中很牛的科學(xué)家

1、物理學(xué)史中很牛的科學(xué)家：亨利卡文迪許一 人物簡介:亨利卡文迪許（henry cavendish)，又譯亨利卡文迪什，1731年10月10日1810年2月24日），18世紀(jì)英國物理學(xué)家、化學(xué)家。他首次對氫氣的性質(zhì)進(jìn)行了細(xì)致的研究，證明了水并非單質(zhì)，預(yù)言了空氣中稀有氣體的存在，精確測量了地球的密度，被認(rèn)為是牛頓之后英國最偉大的科學(xué)家之一。亨利.卡文迪許是百萬富翁。他一生從事于化學(xué)和物理學(xué)的研究。他發(fā)現(xiàn)了很多前人不知道的事物。亨利生性怪癖，沉默寡言，曾經(jīng)有科學(xué)史家說：“他是有學(xué)問的人當(dāng)中最富有的，也是富人當(dāng)中最有學(xué)問的?！焙嗬ㄎ牡显S 一生沉醉于化學(xué)當(dāng)中，為我們后人做出了很多貢獻(xiàn)，我們應(yīng)該尊敬這位偉

2、大的科學(xué)家。卡文迪什家族是一個歷史很悠久的英國貴族家庭。1731年查爾斯卡文迪什和他妻子，肯特公爵的女兒安妮在尼斯療養(yǎng)，10月亨利卡文迪什在尼斯誕生?？ㄎ牡鲜矎男〗邮芰己玫募彝ソ逃?1歲進(jìn)入很有名的?？死讓W(xué)院。1749年11月進(jìn)入劍橋大學(xué)的圣彼得學(xué)院，但因不滿當(dāng)時劍橋刻板的學(xué)習(xí)和學(xué)位制度而于1753年2月退學(xué)，查爾斯卡文迪什對兒子退學(xué)而沒有獲得應(yīng)得的學(xué)位而憤怒，并決定每年只給他120鎊的零用錢。卡文迪什在歐洲大陸旅行一段時間后即定居倫敦，自己購買書籍和實驗儀器，開始了他長達(dá)50余年的科學(xué)探索。二稱量地球第一人卡文迪許在物理學(xué)上最為人推崇的重大貢獻(xiàn)之一，是他在年近70歲時完成了測量萬有引力常量

3、的扭秤實驗，從而使牛頓的萬有引力定律不再是一個比例性的陳述，而成為一項精確的定量規(guī)律，引力常量的測定也為牛頓的萬有引力定律的可靠性提供了最重要的實驗佐證。17世紀(jì)時雖然牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，給出了計算兩物體之間的萬有引力的數(shù)學(xué)公式：但牛頓卻沒有給出引力常量的具體值。雖然科學(xué)家一直努力想測出該值,但都沒有取得令人滿意結(jié)果,因為一般的物體之間萬有引力十分的小,所以萬有引力常數(shù)也很小。而在卡文迪許完成他的實驗以前，天體的絕對質(zhì)量是不能精確地測定的，只能由行星的衛(wèi)星軌道來決定行星質(zhì)量的相對值。三化學(xué)也很牛:在卡文迪許漫長的一生中，他取得了一系列重大發(fā)現(xiàn)其中，他是分離氫的第一人，把氫和氧化合成水的第一

4、人。四二氧化碳的研究卡文迪許指出收集固定空氣（二氧化碳）必須用汞代替水；用物理方法測出了固定空氣（二氧化碳）的密度是空氣密度的157倍。從實驗上證明了固定空氣（二氧化碳）能溶解于同體積的水中，且與動物呼出的、木炭燃燒后產(chǎn)生的氣體相同。他還發(fā)現(xiàn)在普通空氣中，若固定空氣（二氧化碳）的含量占到總體積的1/9，燃燒的蠟燭在其中就會媳滅。 他測出了酸從石灰石、大理石、珍珠灰等物質(zhì)中排出固定空氣的重量，計算出這些物質(zhì)中固定空氣的含量。這些實驗研究使人們對二氧化碳的性質(zhì)有了更多的了解?？ㄎ牡显S1767年發(fā)表的論文介紹了他，關(guān)于水和固定空氣的實驗。將一個深水井的井水進(jìn)行煮沸，發(fā)現(xiàn)有固定空氣逸出，同時產(chǎn)生白色沉

5、淀。他認(rèn)為白色沉淀和固定空氣原先都是溶于水的，它們可能是溶于水中的石灰質(zhì)土。為了證明這一看法，他在清澈的石灰水中通入固定空氣，開始時產(chǎn)生乳白色沉淀，繼續(xù)通入固定空氣后，沉淀復(fù)又溶解，溶液再次澄清透亮。這時他將這溶液煮沸，立刻就象井水那樣釋放出固定空氣(二氧化碳)并產(chǎn)生白色沉淀。卡文迪許的這一實驗和他的解釋使人們認(rèn)清了一個常見的自然現(xiàn)象。在石灰?guī)r遍布的地區(qū)，含有二氧化碳的雨水或泉水流經(jīng)石灰?guī)r地層、慢慢地溶解部分石灰石形成重碳酸鹽溶液。這些溶液在石巖中緩慢下滴時，可能因溫度變化或水汽蒸發(fā)，二氧化碳乘機逸去，碳酸鈣結(jié)晶析出，日積月累，逐漸形成了石鐘、石乳、石筍等奇特的景象?？λ固氐匦螛?gòu)造有了科學(xué)的解

6、釋。五氫氣的發(fā)現(xiàn)卡文迪什于1781年采用鐵與稀硫酸反應(yīng)而首先制得“可燃空氣”（即氫氣）他使用了排水集氣法并對產(chǎn)生的氣體進(jìn)行了多步干燥和純化處理。隨后他測定了它的密度，研究了它的性質(zhì)。在卡文迪許之前，許多人曾制取過氫氣，但是并沒有認(rèn)真研究它?？ㄎ牡显S用稀硫酸或稀鹽酸與金屬鋅或鐵作用獲得氫氣，發(fā)現(xiàn)它點火即燃，不溶于水和堿，比普通空氣輕11倍，與已知的其它氣體都不一樣，從而斷定它是一種新的氣體。他還發(fā)現(xiàn)，一定量的金屬與稀酸作用所放出的氫氣的多少，與酸的種類、濃度無關(guān)，而隨金屬不同而相異。他發(fā)現(xiàn)不管用什么酸來溶解同樣重量的某種金屬，都能得到相同質(zhì)量的氫氣。1781年，卡文迪許用不同比例的氫氣和空氣的混

7、合物進(jìn)行爆鳴實驗，他根據(jù)生成的液體的物理性質(zhì)確定這種液體就是純水。他又用氫氣和氧氣的混合物進(jìn)行實驗，得到同樣的生成物。他使用燃素說來解釋，認(rèn)為在酸和鐵的反應(yīng)中，酸中的燃素被釋放出來，形成了純的燃素“可燃空氣”。之后當(dāng)他得知普里斯特利發(fā)現(xiàn)在空氣中存在“脫燃素氣體”（即氧氣），就將空氣和氫氣混合，用電火花引發(fā)反應(yīng)，得出這樣的結(jié)果“在不斷的實驗之后，我發(fā)現(xiàn)可燃空氣可以消耗掉大約1/5的空氣，在反應(yīng)容器上有水滴出現(xiàn)。”他由此認(rèn)定水是由氫和氧組成的，并測出氫氣和氧氣化合成水時的體積之比為2.02：1，從而證明了水不是元素而是化合物。對于氫氣在氧氣中燃燒可以生成水這一點的發(fā)現(xiàn)權(quán)，當(dāng)時曾引起了爭論。因為普里

8、斯特利，瓦特，卡文迪什都作過類似的實驗。1785年瓦特被選為皇家學(xué)會會員，爭論以當(dāng)事人的和解而告終。六惰性氣體的觀察卡文迪什敏銳地注到了，生成的水中有少量的硝酸存在。他認(rèn)為這是反應(yīng)用的氧氣中含有新物質(zhì)（主要是氮氣）的原因。1785年卡文迪什在氧氣和空氣混合物中引入電火花，使得空氣中的氧氣和氮氣化合，然后用氫氧化鈉溶液來吸收生成的氮氧化物，發(fā)現(xiàn)空氣中殘留下一小部分，大約1/120，無法與氧氣反應(yīng)生成化合物被氫氧化鈉吸收。經(jīng)過幾百次的實驗和分析，他得出在今天看來都很精確的結(jié)論，空氣中有20.833%的體積是脫燃素空氣（測量值是氧氣占20.95%）和79.167%的燃素空氣，在燃素空氣中有空氣總體積

9、的1/120的不易和其他氣體反應(yīng)的濁氣。一直到1894年瑞利和拉姆賽發(fā)現(xiàn)稀有氣體氬，才證實了卡文迪什的推測。在拉瓦錫提出氧化說，卡文迪什贊成氧化說的簡潔，認(rèn)為這有利化學(xué)的發(fā)展，但也不愿輕易放棄自己一直采用的燃素說，隨后他將自己的研究重點轉(zhuǎn)向了物理學(xué)領(lǐng)域。由于卡文迪許在化學(xué)領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)，后人稱他為“化學(xué)中的牛頓”。七古怪的性格卡文迪什沉默寡言，不善交際，對于卡文迪什的生平主要來源于物理學(xué)家漢弗萊戴維和其他一些朋友的記載，同時也流傳著不少傳說。據(jù)記載，卡文迪什長年穿著一件褪色的天鵝絨大衣，戴當(dāng)時已經(jīng)少見的三角帽，性格獨特，說話顯得猶豫和困難，而面對女士和陌生人會很羞澀而避免和他們說話。他非常喜歡獨自沉思，甚至很少和自己的仆人見面，一般只會在桌子上留下字條說明自己晚餐要吃什么，常常是“一只羊腿”?？ㄎ牡鲜步K生未婚，唯一的社會活動就是參加皇家學(xué)會俱樂部的兩周一次的會議。他對沒有研究透徹的東西從不發(fā)表，所以盡管他一生只提交過不足20篇論文，卻獲得了皇家學(xué)會成員的一致尊重。由于其家庭地位和父母留給他的大量財產(chǎn)，使得他曾是倫敦銀行的最大