|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ВАЖЛИВІ НАУКОВІ ВІДКРИТТЯ
Закон Бойля-Маріотта. Історія та суть наукового відкриття
Довідник / Найважливіші наукові відкриття Дослідження великого англійського вченого Бойля започаткували народження нової хімічної науки. Він виділив хімію в самостійну науку і показав, що має свої проблеми, свої завдання, які треба вирішувати своїми методами, відмінними від медицини. Систематизуючи численні кольорові реакції та реакції осадження, Бойль започаткував аналітичну хімію. Він же став автором одного з перших законів фізико-хімічної науки, що народжується. Роберт Бойль (1627–1691) був тринадцятою дитиною з чотирнадцяти дітей Річарда Бойля - першого герцога Коркського, лютого й удачливого користолюбця, який жив у часи королеви Єлизавети і помножив свої угіддя захопленням чужих земель. Він народився в Лісморі Каслі, одному з ірландських маєтків батька. Там Роберт провів своє дитинство. Він здобув чудову домашню освіту і у віці восьми років став студентом Ітонського університету. Там він провчився чотири роки, після чого поїхав у новий маєток батька – Столбрідж. Як було прийнято на той час, у віці дванадцяти років Роберта разом із братом відправили у подорож Європою. Він вирішив продовжити освіту у Швейцарії та Італії та пробув там довгі шість років. В Англію Бойль повернувся лише 1644 року, вже після смерті батька, який залишив йому значний стан. У Столбріджі він влаштував лабораторію, де до кінця 1645 розпочав дослідження з фізики, хімії та агрохімії. Бойль любив працювати одночасно з кількох проблем. Зазвичай він докладно роз'яснював помічникам, що доведеться зробити за день, а потім віддалявся до кабінету, де на нього чекав секретар. Там він диктував свої філософські трактати. Вчений-енциклопедист, Бойль, займаючись проблемами біології, медицини, фізики та хімії, виявляв не менший інтерес до філософії, теології та мовознавства. Бойль надавав першорядного значення лабораторним дослідженням. Найбільш цікавими та різноманітними були його досліди з хімії. Він вважав, що хімія, відбрунівшись від алхімії та медицини, цілком може стати самостійною наукою. Спочатку Бойль зайнявся отриманням настоїв із квітів, цілющих трав, лишайників, деревної кори та коріння рослин. Найцікавішим виявився фіолетовий настій, отриманий із лакмусового лишайника. Кислоти змінювали його колір на червоний, а луги – на синій. Бойль розпорядився просочити цим настоєм папір і потім висушити його. Клапчик такого паперу, занурений у випробуваний розчин, змінював свій колір і показував, чи кислий розчин, чи лужний. Це була одна з перших речовин, які вже тоді Бойль назвав індикаторами. Спостережний учений було пройти повз ще одну властивість розчинів: коли до розчину срібла в азотної кислоті додавали трохи соляної кислоти, утворювався білий осад, який Бойль назвав " місяць корнеа " (хлорид срібла). Якщо цей осад залишали у відкритій посудині, він чорнів. Це була аналітична реакція, що достовірно показує, що в досліджуваній речовині міститься "місяць" (срібло). Молодий вчений продовжував сумніватися в універсальній аналітичній здатності вогню та шукав інші засоби для аналізу. Його багаторічні дослідження показали, що коли на речовини діють тими чи іншими реактивами, вони можуть розкладатися на простіші сполуки. Використовуючи специфічні реакції, можна було визначати ці сполуки. Одні речовини утворювали забарвлені опади, інші виділяли газ із характерним запахом, треті давали забарвлені розчини тощо. Процеси розкладання речовин та ідентифікацію отриманих продуктів за допомогою характерних реакцій Бойль назвав аналізом. Це був новий метод роботи, який дав поштовх розвитку аналітичної хімії. 1654 року вчений переселився в Оксфорд, де продовжив свої експерименти разом з асистентом Вільгельмом Гомбергом. Дослідження зводилися до однієї мети: систематизувати речовини та розділити їх на групи відповідно до їх властивостей. Після Гомберга його помічником став молодий фізик Роберт Гук. Вони присвятили свої дослідження переважно газам та розвитку корпускулярної теорії. Дізнавшись із наукових публікацій про роботи німецького фізика Отто Геріке, Бойль вирішив повторити його експерименти і для цього винайшов оригінальну конструкцію повітряного насоса. Перший зразок цієї машини було збудовано за допомогою Гука. Дослідникам вдалося майже повністю видалити повітря насосом. Проте всі спроби довести присутність ефіру в порожній посудині були марними. - Жодного ефіру не існує, - зробив висновок Бойль. Порожній простір він вирішив назвати вакуумом, що латиною означає "порожній". У 1660 році у своєму маєтку Бойль завершив свою першу велику наукову працю - "Нові фізико-механічні експерименти щодо ваги повітря та його прояви". Наступною стала книга "Хімік – скептик". У цих книгах Бойль каменя на камені не залишив від вчення Аристотеля про чотири елементи, що існував майже дві тисячі років, Декартова "ефіру" і трьох алхімічних почав. Звичайно, ця праця викликала різкі нападки з боку послідовників Аристотеля та картезіанців. Проте Бойль спирався у ньому досвід, і тому докази його були незаперечні. Більшість учених - послідовники корпускулярної теорії - із захопленням сприйняли ідеї Бойля. Багато його ідейних противників теж змушені були визнати відкриття вченого. Новим асистентом у нього в лабораторії Оксфорда стає молодий фізик Річард Таунлі. Разом з ним Бойль відкрив один із фундаментальних фізичних законів, встановивши, що зміна обсягу газу обернено пропорційно зміні тиску. Це означало, що, знаючи зміну обсягу судини, можна було точно визначити зміни тиску газу. Це відкриття стало найбільшим відкриттям XVII ст. Бойль вперше описав його у 1662 році ("На захист вчення щодо еластичності та ваги повітря") і скромно назвав гіпотезою. Поняття пружності повітря, що відповідає нинішньому поняття тиску, було визначальним у задумах та здійсненні дослідів Бойля. "Пружність повітря, - пише Льоцці, - була продемонстрована Паскалем у досвіді, повтореному Академією дослідів та Геріці. Бульбашка з повітрям роздмухується, якщо його помістити в барометричну камеру або в резервуар, з якого відкачано повітря. Досвід Геріке з двома сполученими судинами також свідчив про пружність повітря". Зауважимо до речі, що з описаних дослідів з повітрям народилася теорія пружності. Цей термін, введений Пекке в 1651, широко застосовувався Бойлем, який зробив також перші дослідження пружності твердих тіл. Проти такого розуміння ополчився Франческо Ліно (1595-1675), який по суті відстоював ідеї, висунуті Фабрі, а також Мерсенном, які намагалися приписати ефект Торрічеллі і всмоктування води насосом зчеплення "гачкуватих" частинок води і повітря, що стикаються один з одним. У своїй роботі "Про експеримент із ртуттю у скляних трубках...", опублікованій у 1660 році, Ліно зауважує, що якщо опустити в ртуть трубку, відкриту з обох кінців, а потім прикрити верхній кінець пальцем і частково витягнути трубку з ртуті, то відчувається, що подушечка пальця втягується всередину трубки. Це тяжіння, міркує далі Ліно, свідчить не про зовнішній атмосферний тиск, а про внутрішню силу, обумовлену невидимими нитками ("фунікулами") матеріальної субстанції, прикріпленими одним кінцем до пальця, а іншим до стовпа ртуті. Зараз такі ідеї викликають лише усмішку, але тоді вони потребували серйозного розгляду, що й зробив Бойль у своїй роботі "Захист проти Ліно", де ставить собі за мету довести, що пружність повітря здатна на більше, ніж просте утримання "торрічеллієва стовпа". Бойль докладно описує своє дослідження: "Ми взяли довгу скляну трубку, яка майстерною рукою за допомогою лампи була вигнута таким чином, що зігнута вгору частина була майже паралельна решті. Отвір у цьому коротшому коліні... був герметично запаяний. Коротке коліно. по всій своїй довжині поділено на дюйми (кожен з яких поділений на вісім частин) за допомогою смужки паперу з нанесеними на ній поділами, яка була акуратно приклеєна до трубки». Така сама смужка паперу була приклеєна до довгого коліна. Потім у трубку була налита "ртуть у такій кількості, щоб вона заповнила напівкруглу або вигнуту частину сифона" і стояла на тому самому рівні в обох колінах. "Коли це було зроблено, ми почали доливати ртуть у довге коліно... поки повітря в короткому коліні не виявилося зменшеним завдяки стиску так, що він зайняв лише половину первинного об'єму... Ми не зводили очей з довшого коліна трубки... і ми помітили, що ртуть у цьому довшому коліні трубки стояла на 29 дюймів вище, ніж в іншому. Підбиваючи підсумки цим експериментам, Бойль зазначив: "Коли повітря було стиснуте настільки, що воно було згущене в обсязі, що становив одну чверть початкового, ми спробували, наскільки холод від лляної тканини, змоченої водою, згущує повітря. І часом здавалося, що повітря дещо стискається Проте не настільки, щоб на цьому можна було будувати якісь висновки, потім ми також спробували, чи буде жар... розширювати повітря, при наближенні полум'я свічки до тієї частини, де було укладено повітря, виявилося, що теплота більш помітне. дія, ніж раніше діяв холод ". Цікаво, що висновки з досліджень зробив не Бойль, а Таунлі. Бойль вказує, що Річард Таунлі, читаючи перше видання його твору "Нові фізико-механічні експерименти щодо пружності повітря" висловив гіпотезу, що "тиск і протяги назад пропорційні один одному". Я.Г. Дорфман пише: "П'ятнадцять років після опублікування цих досліджень Бойлем, тобто в 1679 році, у Франції з'явилася "Мова про природу повітря" абата Едма Маріотта, в якій поряд з іншими питаннями описувалися аналогічні експериментам Бойля досліди з вивчення залежності між тиском Маріотт ні словом не згадує про свого попередника, ніби йому зовсім невідомі роботи Бойля з пневматики.Тим часом роботи Бойля були широко відомі: вони публікувалися латинською та англійською мовою.Втім, Маріотт не вперше забув згадати свого попередника, адже так само в 1673 році в праці про зіткнення він ні словом не сказав про роботу Гюйгенса, запозичивши в останнього як методику експерименту, а й основи теорії. Робота Маріотта значно поступається роботі Бойля щодо ретельності експерименту. Бойль, як ми бачили, вимірює висоти ртутного стовпа з точністю до шістнадцятих часток дюйма, зіставляє реально спостерігаються значення з обчисленнями і свідчить про неминучу похибка у вимірах. Маріотт вимірює висоти ртутного стовпа в цілих дюймах і обмежується повідомленням, що досвідчені дані строго узгоджуються з розрахунковими. Обережний і критично налаштований, Бойль називає відкритий ним закон лише "гіпотезою", яка потребує експериментального підтвердження. Маріотт проголошує його законом чи правилом природи. Отже, по справедливості "закон Бойля-Маріотта" має іменуватися "законом Бойля-Таунлі" або "Бойля-Таунлі-Гука". На жаль, іноді в курсах фізики помилково стверджується, ніби Маріотт "уточнив" дослідження Бойля, що зовсім не відповідає дійсності. Проте саме Маріотт (1620-1684) передбачив різні застосування закону. З них найважливішим був розрахунок висоти місця за даними барометра. Розрахунок, що проводився шляхом оперування з нескінченно малими величинами, призвів до невдачі внаслідок слабкої математичної підготовки вченого. Пізніше в 1686 до проблеми визначення висоти по атмосферному тиску звернувся англійський астроном Едмонд Галлей (1656-1742). Він відомий більшості читачів по відкритій їм кометі, що носить його ім'я. Так ось, Галлей знайшов формулу, по суті, правильну, якщо не враховувати зміни температури. Суть формули Галлея зводилася до твердження, що зі зростанням висоти в арифметичній прогресії атмосферний тиск зменшується в геометричній прогресії. Автор: Самін Д.К.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Специфікації формату Blu-ray завершено ▪ Електростанція Bluetti AC500&B300S ▪ Твердотільні акумулятори для електромобілів
▪ розділ сайту Електрика для початківців. Добірка статей ▪ стаття Фотоапарат Polaroid. Історія винаходу та виробництва ▪ стаття Як з'явився сендвіч? Детальна відповідь ▪ стаття Гігієнічні критерії та нормативи. Довідник ▪ стаття Приставка октан-коректор для автомобіля. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page