|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
KHÁM PHÁ KHOA HỌC QUAN TRỌNG NHẤT
Định luật Boyle-Mariotte. Lịch sử và bản chất của khám phá khoa học
Cẩm nang / Những khám phá khoa học quan trọng nhất Nghiên cứu của nhà bác học vĩ đại người Anh Boyle đặt nền móng cho sự ra đời của một ngành khoa học hóa học mới. Ông chỉ ra hóa học là một ngành khoa học độc lập và chỉ ra rằng nó có những vấn đề riêng, những nhiệm vụ riêng phải được giải quyết bằng những phương pháp riêng, khác với y học. Bằng cách hệ thống hóa nhiều phản ứng màu và phản ứng kết tủa, Boyle đã đặt nền móng cho hóa học phân tích. Ông cũng trở thành tác giả của một trong những định luật đầu tiên của khoa học vật lý và hóa học mới nổi. Robert Boyle (1627-1691) là con thứ mười ba trong số mười bốn người con của Richard Boyle, Công tước xứ Cork đầu tiên, một kẻ hám tiền hung dữ và thành đạt sống vào thời Nữ hoàng Elizabeth và đã nhân rộng vùng đất của mình bằng cách chiếm đoạt các vùng đất xa lạ. Anh sinh ra tại Lâu đài Lismore, một trong những điền trang ở Ireland của cha anh. Ở đó Robert đã trải qua thời thơ ấu của mình. Anh nhận được một nền giáo dục xuất sắc tại nhà và năm XNUMX tuổi trở thành sinh viên của Đại học Eton. Ở đó, anh học trong bốn năm, sau đó anh rời đến khu đất mới của cha mình, Stolbridge. Theo thông lệ vào thời điểm đó, ở tuổi mười hai, Robert và anh trai của mình được cử đi du lịch châu Âu. Anh quyết định tiếp tục học ở Thụy Sĩ và Ý và ở đó trong sáu năm dài. Boyle chỉ trở lại Anh vào năm 1644, sau cái chết của cha mình, người đã để lại cho ông một tài sản đáng kể. Tại Stallbridge, ông thành lập một phòng thí nghiệm, tại đây vào cuối năm 1645, ông bắt đầu nghiên cứu về vật lý, hóa học và hóa học nông nghiệp. Boyle thích giải quyết nhiều vấn đề cùng một lúc. Anh ấy thường giải thích chi tiết cho các trợ lý những công việc họ phải làm trong ngày, rồi sau đó lui về văn phòng, nơi cô thư ký đang đợi anh ấy. Ở đó, ông đã đọc các chuyên luận triết học của mình. Một nhà khoa học bách khoa, Boyle, giải quyết các vấn đề về sinh học, y học, vật lý và hóa học, tỏ ra không kém phần quan tâm đến triết học, thần học và ngôn ngữ học. Boyle coi trọng nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Thú vị và đa dạng nhất là các thí nghiệm của ông về hóa học. Ông tin rằng hóa học, tách ra từ thuật giả kim và y học, có thể trở thành một ngành khoa học độc lập. Lúc đầu, Boyle tham gia vào việc lấy dịch truyền từ hoa, dược liệu, địa y, vỏ cây và rễ cây. Điều thú vị nhất là dịch truyền màu tím thu được từ địa y quỳ. Axit đổi màu thành màu đỏ và kiềm thành màu xanh lam. Boyle ra lệnh ngâm giấy với dịch truyền này và sau đó sấy khô. Một mảnh giấy như vậy, được ngâm trong dung dịch thử, sẽ thay đổi màu sắc và cho biết dung dịch đó có tính axit hay kiềm. Đó là một trong những chất đầu tiên mà Boyle gọi là chất chỉ thị. Một nhà khoa học tinh ý không thể bỏ qua một tính chất khác của dung dịch: khi thêm một ít axit clohydric vào dung dịch bạc trong axit nitric, một kết tủa trắng hình thành, mà Boyle gọi là "giác mạc mặt trăng" (bạc clorua). Nếu để chất kết tủa này trong bình hở, nó sẽ chuyển sang màu đen. Đó là một phản ứng phân tích, cho thấy một cách đáng tin cậy rằng chất đang được nghiên cứu có chứa "mặt trăng" (bạc). Nhà khoa học trẻ tiếp tục nghi ngờ khả năng phân tích phổ quát của lửa và tìm kiếm các phương tiện phân tích khác. Nghiên cứu nhiều năm của ông chỉ ra rằng khi các chất bị tác động bởi một số loại thuốc thử, chúng có thể bị phân hủy thành các hợp chất đơn giản hơn. Sử dụng các phản ứng cụ thể, người ta có thể xác định được các hợp chất này. Một số chất tạo thành kết tủa màu, một số chất khác tạo ra khí có mùi đặc trưng, một số chất khác tạo ra dung dịch có màu, ... Boyle gọi là quá trình phân hủy các chất và xác định các sản phẩm tạo thành bằng cách sử dụng phân tích các phản ứng đặc trưng. Đó là một cách làm việc mới đã tạo động lực cho sự phát triển của hóa học phân tích. Năm 1654, nhà khoa học chuyển đến Oxford, nơi ông tiếp tục các thí nghiệm của mình với một trợ lý, Wilhelm Gomberg. Nghiên cứu được thu gọn vào một mục tiêu: hệ thống hóa các chất và chia chúng thành các nhóm theo tính chất của chúng. Sau Gomberg, nhà vật lý trẻ Robert Hooke trở thành trợ lý của ông. Họ chủ yếu nghiên cứu về chất khí và sự phát triển của lý thuyết hạt. Học được từ các ấn phẩm khoa học về công trình của nhà vật lý người Đức Otto Guericke, Boyle quyết định lặp lại các thí nghiệm của mình và vì mục đích này đã phát minh ra thiết kế ban đầu của máy bơm không khí. Mẫu đầu tiên của chiếc máy này được chế tạo với sự trợ giúp của Hooke. Các nhà nghiên cứu đã có thể loại bỏ gần như hoàn toàn không khí bằng máy bơm. Tuy nhiên, mọi nỗ lực chứng minh sự hiện diện của ether trong bình rỗng đều vô ích. “Không có ether,” Boyle kết luận. Ông quyết định gọi không gian trống là chân không, có nghĩa là "trống rỗng" trong tiếng Latinh. Năm 1660, trên khu đất của mình, Boyle đã hoàn thành công trình khoa học lớn đầu tiên của mình - "Các thí nghiệm cơ-lý mới liên quan đến trọng lượng của không khí và các biểu hiện của nó". Cuốn sách tiếp theo là Nhà hóa học hoài nghi. Trong những cuốn sách này, Boyle không để lại dấu vết nào từ học thuyết của Aristotle về bốn nguyên tố đã tồn tại gần hai nghìn năm, "ête" của Descartes và ba nguyên tắc giả kim thuật. Đương nhiên, công việc này đã gây ra những cuộc tấn công gay gắt từ những người theo Aristotle và những người nhiệt tình. Tuy nhiên, Boyle dựa vào kinh nghiệm trong đó, và do đó bằng chứng của ông là không thể phủ nhận. Hầu hết các nhà khoa học - những người theo thuyết hạt - đã nhiệt tình chấp nhận ý tưởng của Boyle. Nhiều đối thủ về ý thức hệ của ông cũng buộc phải công nhận những khám phá của nhà khoa học. Nhà vật lý trẻ Richard Townley trở thành trợ lý mới của ông trong phòng thí nghiệm Oxford. Cùng với anh ta, Boyle đã khám phá ra một trong những định luật vật lý cơ bản, chứng minh rằng sự thay đổi thể tích của chất khí tỷ lệ nghịch với sự thay đổi áp suất. Điều này có nghĩa là khi biết sự thay đổi thể tích của bình, có thể tính toán chính xác sự thay đổi áp suất khí. Khám phá này là khám phá vĩ đại nhất của thế kỷ 1662. Boyle lần đầu tiên mô tả nó vào năm XNUMX ("Bảo vệ học thuyết về tính đàn hồi và trọng lượng của không khí") và khiêm tốn gọi nó là một giả thuyết. Khái niệm về độ đàn hồi của không khí, tương ứng với khái niệm áp suất hiện tại, có ý nghĩa quyết định trong các kế hoạch và việc thực hiện các thí nghiệm của Boyle. "Tính đàn hồi của không khí," Gliozzi viết, "đã được chứng minh pascal trong một thí nghiệm được lặp lại bởi Học viện Thí nghiệm và Guericke. Một bong bóng khí phồng lên khi được đặt trong buồng khí áp hoặc trong bể chân không. Thí nghiệm của Guericke với hai bình thông nhau cũng chứng minh tính đàn hồi của không khí. "Nhân tiện, chúng tôi lưu ý rằng lý thuyết về tính đàn hồi được sinh ra từ các thí nghiệm được mô tả với không khí. Thuật ngữ này, được Pekke đưa ra vào năm 1651, được Boyle sử dụng rộng rãi, người cũng đã thực hiện những nghiên cứu đầu tiên về tính đàn hồi của chất rắn. Francesco Lino (1595-1675) đã đứng lên chống lại cách hiểu như vậy, người về cơ bản bảo vệ các ý tưởng do Fabry đưa ra, cũng như Mersenne, người đã cố gắng quy hiệu ứng Torricelli và việc hút nước bằng máy bơm vào độ bám dính của " móc" các hạt nước và không khí va chạm với nhau. Trong tác phẩm "Về một thí nghiệm với thủy ngân trong ống thủy tinh ...", xuất bản năm 1660, Lino lưu ý rằng nếu bạn hạ thấp một ống hở cả hai đầu vào thủy ngân, sau đó dùng ngón tay bịt đầu trên và kéo một phần ống ra. ra khỏi thủy ngân, sau đó có cảm giác rằng phần đệm của ngón tay được kéo vào trong ống. Lino lập luận thêm rằng lực hấp dẫn này không phải do áp suất khí quyển bên ngoài, mà là do một lực bên trong do các sợi chỉ vô hình ("funicles") của chất liệu, được gắn ở một đầu với ngón tay và đầu kia với cột thủy ngân. Bây giờ những ý tưởng như vậy chỉ gây ra một nụ cười, nhưng sau đó chúng cần được xem xét nghiêm túc, điều mà Boyle đã làm trong tác phẩm "Phòng thủ chống lại Lino", nơi ông nhằm mục đích chứng minh rằng tính đàn hồi của không khí có khả năng nhiều hơn là chỉ giữ "cột Torricelli". Boyle mô tả rất chi tiết về nghiên cứu của mình: “Chúng tôi lấy một ống thủy tinh dài, bằng bàn tay khéo léo, với sự trợ giúp của đèn, ống này được uốn cong sao cho phần cong lên trên gần như song song với phần còn lại. trong khuỷu tay ngắn hơn này ... đã được hàn kín. khuỷu tay ngắn được chia dọc theo toàn bộ chiều dài của nó thành inch (mỗi inch cũng được chia thành tám phần) bằng một dải giấy có in các vạch chia trên đó, được dán cẩn thận vào ống. Dải giấy tương tự được dán vào đầu gối dài. Sau đó, "thủy ngân được đổ vào ống với số lượng đến mức nó lấp đầy phần hình bán nguyệt hoặc phần cong của ống hút" và đứng ngang bằng ở cả hai đầu gối. “Khi điều này được thực hiện xong, chúng tôi bắt đầu thêm thủy ngân vào ống dài ... cho đến khi không khí trong ống ngắn bị nén giảm xuống để nó chỉ chiếm một nửa thể tích ban đầu ... Chúng tôi không rời mắt khỏi khuỷu ống dài hơn... và chúng tôi nhận thấy rằng thủy ngân ở khuỷu ống dài hơn này cao hơn 29 inch so với ở khuỷu kia." Tóm tắt những thí nghiệm này, Boyle lưu ý: "Khi không khí được nén lại để nó được ngưng tụ ở một thể tích bằng một phần tư thể tích ban đầu, chúng tôi đã thử xem không khí lạnh từ tấm vải lanh thấm nước sẽ làm không khí đặc lại như thế nào. Và đôi khi có vẻ như không khí đã bị nén một chút nhưng không đến mức có thể rút ra bất kỳ kết luận nào từ nó. Sau đó, chúng tôi cũng thử xem sức nóng có... tác dụng hơn so với cái lạnh trước đó hay không." Điều thú vị là không phải Boyle đưa ra kết luận từ các nghiên cứu mà chính là Townley. Boyle chỉ ra rằng Richard Townley, khi đọc ấn bản đầu tiên của tác phẩm "Những thí nghiệm cơ học mới liên quan đến tính đàn hồi của không khí", đã đưa ra giả thuyết rằng "áp suất và độ giãn tỷ lệ nghịch với nhau." Ya.G. Dorfman viết: “Mười lăm năm sau khi Boyle công bố những nghiên cứu này, tức là vào năm 1679, “Bài phát biểu về bản chất của không khí” của Abbé Edme Mariotte đã xuất hiện ở Pháp, trong đó, cùng với những câu hỏi khác, các thí nghiệm tương tự như thí nghiệm của Boyle về nghiên cứu mối quan hệ giữa áp suất đã được mô tả.của không khí và thể tích chiếm chỗ. Mariotte không đề cập đến người tiền nhiệm của mình bằng một từ, như thể ông hoàn toàn không biết về công trình của Boyle về khí nén. Trong khi đó, các tác phẩm của Boyle đã được biết đến rộng rãi: chúng được xuất bản bằng tiếng Latinh và Tiếng Anh Tuy nhiên, lần đầu tiên Mariotte không quên nhắc đến người tiền nhiệm của mình, bởi vì theo cách tương tự, vào năm 1673, trong một tác phẩm về va chạm, ông đã không nói một lời nào về tác phẩm huygens, vay mượn từ cái sau không chỉ phương pháp thí nghiệm, mà còn cả nền tảng của lý thuyết. Công trình của Mariotte kém hơn đáng kể so với công trình của Boyle về tính kỹ lưỡng của thí nghiệm. Boyle, như chúng ta đã thấy, đo chiều cao của cột thủy ngân chính xác đến XNUMX/XNUMX inch, so sánh các giá trị quan sát được thực tế với các phép tính và chỉ ra sai số không thể tránh khỏi trong các phép đo. Mariotte đo chiều cao của cột thủy ngân theo đơn vị inch và tự giới hạn bản thân trong việc báo cáo rằng dữ liệu thực nghiệm hoàn toàn phù hợp với dữ liệu tính toán. Thận trọng và phê phán, Boyle gọi định luật mà ông khám phá ra chỉ là một "giả thuyết" cần xác nhận bằng thực nghiệm. Mariotte tuyên bố đó là quy luật hay quy luật của tự nhiên. Vì vậy, để công bằng, "luật Boyle-Mariotte" nên được gọi là "luật Boyle-Townley" hoặc "Boyle-Townley-Hooke". Thật không may, đôi khi trong các khóa học vật lý, người ta đã tuyên bố sai rằng Mariotte đã "tinh chỉnh" nghiên cứu của Boyle, điều này hoàn toàn sai sự thật. Tuy nhiên, chính Mariotte (1620–1684) là người tiên đoán các ứng dụng khác nhau của định luật. Trong số này, điều quan trọng nhất là tính toán chiều cao của một địa điểm từ dữ liệu phong vũ biểu. Việc tính toán, được thực hiện bằng cách vận hành với số lượng vô cùng nhỏ, đã dẫn đến thất bại do trình độ toán học yếu kém của nhà khoa học. Sau đó, vào năm 1686, nhà thiên văn học người Anh Edmond Halley (1656–1742) chuyển sang vấn đề xác định độ cao từ áp suất khí quyển. Anh ấy được hầu hết độc giả biết đến nhờ sao chổi mà anh ấy phát hiện ra mang tên anh ấy. Vì vậy, Halley đã tìm ra một công thức về cơ bản là đúng nếu bạn không tính đến những thay đổi về nhiệt độ. Bản chất của công thức Halley rút gọn thành tuyên bố rằng khi độ cao tăng theo cấp số cộng, áp suất khí quyển giảm theo cấp số nhân. Tác giả: Samin D.K.
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ Màn hình màu với mực điện tử ▪ Tìm thấy gen cho tóc bạc, râu và lông mày ▪ Màn hình Samsung S27B971DS với tấm nền PLS 2560 x 1440 pixel ▪ Siêu tụ điện làm từ tàn thuốc lá
▪ phần của trang web Thí nghiệm vật lý. Lựa chọn bài viết ▪ Bài anh hùng. biểu hiện phổ biến ▪ bài viết Cây gì dài bằng ngón tay người chỉ gồm một tế bào? đáp án chi tiết ▪ bài viết Máy vi tính. Danh mục ▪ bài viết Bộ khuếch đại UHF từ SK-D-1. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela 
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này