波义耳-马里奥特定律。科学发现的历史和本质

波义耳-马里奥特定律。科学发现的历史和本质

最重要的科学发现

伟大的英国科学家的研究博伊尔为一门新的化学科学的诞生奠定了基础。他把化学作为一门独立的科学挑出来，表明它有自己的问题，有自己的任务，必须用自己的方法来解决，不同于医学。通过将众多颜色反应和沉淀反应系统化，博伊尔为分析化学奠定了基础。他还成为了新兴物理和化学科学的第一批定律之一的作者。

罗伯特·博伊尔（Robert Boyle，1627-1691 年）是第一任科克公爵理查德·博伊尔 (Richard Boyle) XNUMX 个孩子中的第 XNUMX 个孩子。理查德·博伊尔是一位凶猛而成功的贪财者，生活在伊丽莎白女王时代，通过夺取他人的土地来增加自己的财产。他出生在利斯莫尔城堡，这是他父亲的爱尔兰庄园之一。罗伯特在那里度过了童年。他在家里接受了良好的教育，八岁时成为伊顿大学的学生。他在那里学习了四年，之后前往父亲的新庄园——斯托尔布里奇。

按照当时的惯例，在十二岁时，罗伯特和他的兄弟被派往欧洲旅行。他决定继续在瑞士和意大利接受教育，并在那里呆了六年。直到 1644 年，博伊尔才回到英格兰，他的父亲去世后，他的父亲给他留下了可观的财富。

他在 Stallbridge 建立了一个实验室，并于 1645 年底开始研究物理、化学和农业化学。博伊尔喜欢同时处理几个问题。他通常会向助理们详细解释他们当天要做什么，然后就退到办公室，秘书在那里等着他。在那里，他口述了他的哲学论文。

博伊尔是一位处理生物学、医学、物理和化学问题的百科全书式科学家，对哲学、神学和语言学表现出同样的兴趣。博伊尔非常重视实验室研究。最有趣和最多样化的是他的化学实验。他认为，从炼金术和医学中分离出来的化学很可能成为一门独立的科学。

起初，博伊尔开始用鲜花、药草、地衣、树皮和植物根生产输液。最有趣的是从石蕊地衣中获得的紫色浸液。酸将其颜色变为红色，碱将其颜色变为蓝色。博伊尔命令将纸浸泡在这种浸液中，然后干燥。将一张这样的纸浸入测试溶液中，它会改变颜色并显示该溶液是酸性还是碱性。这是波义耳当时称为指示剂的第一批物质之一。

一位细心的科学家无法忽略溶液的另一个特性：当在硝酸中的银溶液中加入少许盐酸时，会形成一种白色沉淀物，博伊尔称之为“角膜月亮”（氯化银）。如果将该沉淀物留在敞开的容器中，它会变成黑色。这是一种分析反应，可靠地表明研究中的物质含有“月亮”（银）。

这位年轻的科学家继续怀疑火的普遍分析能力，并寻找其他分析手段。他多年的研究表明，当物质受到某些试剂的影响时，它们可以分解成更简单的化合物。使用特定的反应，可以确定这些化合物。一些物质形成有色沉淀物，另一些释放出具有特征气味的气体，另一些产生有色溶液，等等。Boyle 将物质分解过程和使用特征反应分析识别所得产物的过程称为。这是一种新的工作方式，推动了分析化学的发展。

1654 年，这位科学家搬到了牛津，在那里他与助手威廉·冈伯格 (Wilhelm Gomberg) 一起继续他的实验。研究被简化为一个目标：将物质系统化并根据它们的特性将它们分组。

在冈贝格之后，年轻的物理学家罗伯特胡克成为了他的助手。他们的研究主要集中在气体和微粒理论的发展上。

在从科学出版物中了解到德国物理学家 Otto Guericke 的工作后，博伊尔决定重复他的实验，并为此发明了气泵的原始设计。这台机器的第一个例子是在胡克的帮助下建造的。研究人员能够用泵几乎完全去除空气。然而，所有试图证明空容器中存在乙醚的尝试都是徒劳的。

“没有以太，”博伊尔总结道。他决定将空间称为真空，在拉丁语中意为“空的”。

1660 年，波义耳在他的庄园里完成了他的第一项重大科学工作——“关于空气重量及其表现的新物理和机械实验”。下一本书是《持怀疑态度的化学家》。在这些书中，波义耳不遗余力地借鉴了亚里士多德关于存在了近两千多年的四种元素、笛卡尔的“以太”和三大炼金术原理的教导。自然地，这部作品激起了亚里士多德和笛卡尔学派追随者的尖锐攻击。然而，博伊尔依赖的是经验，因此他的证据是不可否认的。大多数科学家——微粒理论的追随者——热情地接受了波义耳的想法。他的许多意识形态反对者也被迫承认这位科学家的发现。

年轻的物理学家理查德汤利成为他在牛津实验室的新助手。与他一起，博伊尔发现了物理学的基本定律之一，确立了气体体积的变化与压力的变化成反比。这意味着，知道容器体积的变化，就可以准确地计算出气体压力的变化。这一发现是 1662 世纪最伟大的发现。博伊尔在 XNUMX 年首次描述了它（“捍卫空气的弹性和重量学说”），并谦虚地称其为假设。

与当前压力概念相对应的空气弹性概念在博伊尔实验的计划和实施中具有决定性意义。

“空气弹性，”格里奥齐写道，“已经证明帕斯卡在实验学院和 Guericke 重复的实验中。当放置在气压室或真空罐中时，气泡会膨胀。 Guericke 对两个连通血管的实验也证明了空气的弹性。“我们注意到，弹性理论是从所描述的空气实验中诞生的。这个术语由 Pekke 在 1651 年引入，被 Boyle 广泛使用，他还首次研究了固体的弹性。

Francesco Lino (1595-1675) 拿起武器反对这种理解，他基本上为法布里和梅森提出的观点辩护，梅森试图将托里切利效应和泵的吸水归因于“钩状”水和空气的粒子相互碰撞。在他 1660 年出版的著作“关于玻璃管中的汞的实验……”中，Lino 指出，如果将两端开口的管子放入汞中，然后用手指盖住上端并部分拉动管子出水银，然后感觉手指的垫子被吸进管子里。利诺进一步指出，这种吸引力不是外部大气压力的证明，而是由物质物质的看不见的线（“缆绳”）产生的内力，一端连接到手指，另一端连接到水银柱。

现在这样的想法只会引起微笑，但随后它们需要认真考虑，博伊尔在他的作品“对抗利诺”中所做的那样，他的目的是证明空气的弹性不仅仅能够支撑“托里塞利柱”。

博伊尔非常详细地描述了他的研究：“我们拿了一根长玻璃管，用熟练的手在灯的帮助下将它弯曲成向上弯曲的部分几乎与其他部分平行。孔在这个较短的弯头中……是密封的。短弯头通过一条印有分格的纸沿其整个长度分成英寸（每个英寸也分为八部分），并小心地粘在管。同一条纸条粘在长长的膝盖上。然后“将大量汞倒入管中，使其充满虹吸管的半圆形或弯曲部分”，并在双膝处于同一水平。 “完成此操作后，我们开始在长腿中添加水银……直到短腿中的空气因压缩而减少，使其仅占原始体积的一半……我们将目光集中在较长的腿上管道......我们注意到这个较长的弯头中的水银比另一个高 29 英寸。”

在总结这些实验时，Boyle 指出：“当空气被压缩到原来的四分之一时，我们尝试了用水润湿的亚麻布中的空气会在多冷的情况下使空气变稠。而且有时空气似乎被压缩了一些，但并没有压缩到可以从中得出任何结论的程度。然后我们还尝试了热量是否会……比之前的寒冷更有效。”

有趣的是，从研究中得出结论的不是博伊尔，而是汤利。博伊尔指出，理查德·汤利（Richard Townley）在阅读他的著作“关于空气弹性的新物理机械实验”的第一版时，假设“压力和延伸彼此成反比”。

雅格多夫曼写道：“博伊尔发表这些研究十五年后，即 1679 年，艾德梅·马里奥特修道院院长的《关于空气本质的演讲》出现在法国，其中与其他问题一起，进行了类似于博伊尔研究描述了压力之间的关系，空气和占据的体积。马里奥特一个字都没有提到他的前任，好像他完全不知道博伊尔在气动方面的工作。同时，博伊尔的作品广为人知：它们以拉丁文和英文出版。然而，马里奥特并没有第一次忘记提及他的前任，因为同样地，在 1673 年，在一部关于碰撞的作品中，他对这部作品只字未提惠更斯, 不仅借鉴了后者的实验方法，而且借鉴了理论的基础。

在实验的彻底性方面，马里奥特的工作明显不如波义耳的工作。正如我们所见，博伊尔将水银柱的高度测量到十六分之一英寸，将实际观测值与计算结果进行比较，并指出测量中不可避免的误差。马里奥特以整英寸为单位测量汞柱的高度，并仅限于报告实验数据与计算数据严格一致。博伊尔谨慎而挑剔，称他发现的定律只是一个需要实验证实的“假设”。马里奥特宣称它是自然法则或规则。因此，公平地说，“Boyle-Mariotte 定律”应该称为“Boyle-Townley 定律”或“Boyle-Townley-Hooke”。不幸的是，有时在物理课程中错误地指出马里奥特“改进”了博伊尔的研究，这是完全不真实的。

然而，正是马里奥特（1620-1684）预言了法律的各种应用。其中，最重要的是根据气压计数据计算一个地方的高度。由于科学家的数学训练薄弱，通过以无穷小的数量进行计算的计算导致失败。

后来，在 1686 年，英国天文学家埃德蒙·哈雷（Edmond Halley，1656-1742 年）转向从大气压力确定高度的问题。大多数读者都知道他发现的彗星以他的名字命名。因此，如果不考虑温度变化，哈雷发现了一个基本正确的公式。哈雷公式的精髓归结为这样的陈述，即随着高度以算术级数增加，大气压力呈指数下降。

作者：萨明 D.K.

我们推荐有趣的文章 部分最重要的科学发现:

▪ 电解离解理论

▪ 地质学基本原理

▪ 人口论

查看其他文章 部分最重要的科学发现.

读和写 有帮助对这篇文章的评论.

<< 返回

科技、新电子最新动态：

花园疏花机 02.05.2024

在现代农业中，技术进步的目的是提高植物护理过程的效率。创新的 Florix 疏花机在意大利推出，旨在优化采收阶段。该工具配备了移动臂，可以轻松适应花园的需求。操作员可以通过使用操纵杆从拖拉机驾驶室控制细线来调节细线的速度。这种方法显着提高了疏花过程的效率，提供了根据花园的具体条件以及花园中生长的水果的品种和类型进行个性化调整的可能性。经过两年对 Florix 机器在各种水果上的测试，结果非常令人鼓舞。 Filiberto Montanari 等农民使用 Florix 机器多年，他们表示疏花所需的时间和劳动力显着减少。 ... >>

先进的红外显微镜 02.05.2024

显微镜在科学研究中发挥着重要作用，使科学家能够深入研究肉眼看不见的结构和过程。然而，各种显微镜方法都有其局限性，其中之一是使用红外范围时分辨率的限制。但日本东京大学研究人员的最新成果为研究微观世界开辟了新的前景。东京大学的科学家推出了一种新型显微镜，它将彻底改变红外显微镜的功能。这种先进的仪器可以让您在纳米尺度上以惊人的清晰度观察活细菌的内部结构。通常，中红外显微镜受到分辨率低的限制，但日本研究人员的最新进展克服了这些限制。据科学家称，所开发的显微镜可以创建分辨率高达120纳米的图像，比传统显微镜的分辨率高30倍。 ... >>

昆虫空气捕捉器 01.05.2024

农业是经济的关键部门之一，害虫防治是这一过程中不可或缺的一部分。来自西姆拉印度农业研究委员会中央马铃薯研究所 (ICAR-CPRI) 的科学家团队针对这一问题提出了一种创新解决方案——风力昆虫空气捕捉器。该设备通过提供实时昆虫种群数据来解决传统害虫防治方法的缺点。该捕集器完全由风能提供动力，使其成为一种无需电力的环保解决方案。其独特的设计使您能够监测有害和有益昆虫，从而全面了解任何农业地区的昆虫数量。卡皮尔说：“通过在正确的时间评估目标害虫，我们可以采取必要的措施来控制害虫和疾病。” ... >>

来自档案馆的随机新闻

木制晶体管 24.05.2023

美国电子专家公布了一项革命性成就：世界上第一个木制晶体管。这一新发展标志着在寻求更可持续和更环保的技术方面向前迈出了重要一步。

晶体管是现代电子产品的基本组成部分，通常由硅制成，硅是一种制造资源密集型且难以回收的材料。木材是一种可再生且丰富的资源，可以在不损害环境的情况下进行采伐。

木质晶体管是由马里兰大学的一组科学家创建的，他们使用一种称为“去木质化”的过程来去除木材中称为木质素的关键成分。剩下的是一种称为纤维素纳米纤维的材料，然后在其上涂上一层薄薄的金以制造晶体管的电极。

由此产生的木制晶体管具有传统硅晶体管的几个优点。它是可生物降解的、无毒的，可以使用廉价和低能量的方法制造。此外，由于木材是天然绝缘体，因此晶体管不太可能过热，因此能效更高。

尽管木质晶体管仍处于早期发展阶段，但它具有彻底改变电气行业的潜力。通过用可再生环保材料代替硅，我们可以减少电子产品制造和处置对环境的影响，为每个人创造一个更可持续的未来。

其他有趣的新闻：

免费技术图书馆的有趣材料：

▪ 现场部分时钟、定时器、继电器、负载开关。文章精选

▪ 文章甚至早于历史唯物主义。流行表达

▪ 文章我们体内的血液流动有多快？详细解答

▪ 文章卡特彼勒机动牵引车密封件。个人交通

▪ 文章使用全引线小型封装中的微电路的组装和拆卸。无线电电子电气工程百科全书

▪ 文章奇迹般的巧合。焦点秘密

留下您对本文的评论：

本页所有语言

主页 | 图书馆 | 用品 | 网站地图 | 网站评论