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盖吕萨克和人类第一次热气球

 isHistoria 2022-06-27 发布于广东
约瑟夫·路易斯·盖-吕萨克,法国化学家和物理学家他最著名的是两项与气体有关的律,以及他在酒精-水混合物方面的工作,这导致了在许多国家用来测量酒精饮料的程度。
“I have not chosen a career that will lead me to a great fortune, but not my principal ambition.
In fact, later in life he enjoyed comfortable income from his science discoveries.”
– Joseph Louis Gay-Lussac, Letter to his father, 1803.
“我没有选择能带来财富的职业,不是我的主要抱负。事实上,在晚年,他从自己的科学发现中获得了可观的收入。”约瑟夫·路易斯·盖-吕萨克,写给他父亲的信,1803年。
约瑟夫路易斯-吕萨克Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850)
-吕萨克的青年和教育
1778年12月6日,盖-吕萨克出生在现在法国中西部的上维也纳省的圣伦纳德郡。约瑟夫·盖-吕萨克的父亲是一名法官,实际上他叫安托万·盖伊,她住所附近的一个小庄园叫吕萨克。约瑟夫·路易斯·盖-吕萨克是法国利木森省一个小村庄的七口家庭的长子。1794年11月,他去了巴黎;由于饥荒,许多学生被送回家见父母——盖-吕萨克有良好的数学能力。最后,他在1798年进入了欧洲理工学院。当他进入理工学院时,他的父亲已经被捕了。
三年后,盖-吕萨克转到庞茨和肖西学院,不久之后被分配到贝塞莱特担任他的助手。1802年,他被任命为欧洲理工学院的A.F.福克罗伊的助理,在那里他成为了化学教授。当时,科学家们对磁针的方向和更高空气层中的空气组成很感兴趣。在1804年,位于圣彼得堡的俄罗斯科学院已经用气球进行了第一次调查。法国研究所委托盖吕萨克让-巴蒂斯特·比奥用气球进行测量。
大胆的气球飞行
1804年8月24日,他和比奥一起乘坐氢气球进行了一次大胆的飞行,达到了4000米的高度。这一次,两人都考察了地球的磁场。9月16日,他第二次进行了热气球飞行,这次是独自一人。他在不同的高度采集了空气样本,爬上了21600个巴黎英尺,相当于气球位置上方7017米。与亚历山大·冯·洪堡的分析表明,空气中的氧含量不随海拔变化。他们测每174米的海拔高度上升便有1的温度下降,盖萨和亚历山大·冯·洪堡反驳约翰·道尔顿的想法重原子气体下沉,轻原子气体上升,因此大气的成分随高度变化
今天,我们知道,根据道尔顿的假设随着地球大气中的二氧化碳总量在地球表面积累,氧气消费者(例如所有的动物和人类)将会窒息。然而,由于其他物理因素的影响,大气的化学成分确实随海拔高度略有变化,而气体的密度并不重要。
1804年,盖-吕萨克和比奥乘坐热气球上升。19世纪晚期的插图。
学术生涯
贝托莱特创立了一个私人科学协会——Société d’Arcueil。在那里,吕萨克认识了拉普拉斯和亚历山大·冯·洪堡。随后,他进行了一次研究之旅(1805年3月),到了罗马和那不勒斯(到维苏威火山),他们在柏林度过了1805/1806年的冬天。洪堡一再强调,盖萨克对他作为科学家的发展产生了持久的影响。1808年,盖-吕萨克成为巴黎高等理工学院的实用化学教授,1808年,他同时成为索邦大学的物理和化学教授,他辞去了植物园化学主席的职务。1809年,他与路易斯·雅克·瑟纳德一起,获得了由拿破仑·波拿巴颁发的法国数学-物理学学院颁发的3000法郎的银河奖。盖-吕萨克掌握了意大利语、英语和德语。他是许多官方委员会的成员(例如艺术和制造咨询委员会(1805年)、艺术和议会委员会(1818年))。
“In the natural sciences, and particularly in chemistry, generalities must come after the detailed knowledge of each fact and not before it.”
– Joseph Louis Gay-Lussac
“在自然科学中,特别是在化学中,概括必须是在对每一个事实的详细知识之后,而不是在它之前。”–约瑟夫路易斯·盖-吕萨克

荣誉和政治参与
盖-吕萨克于1816年与弗朗索瓦·阿拉戈一起出版了化学与物理年鉴(Annales de Chimie et de Physique)。1818年,法国科学院组织了一场比赛,他是由阿拉戈领导的评审团成员。比赛的获胜者是奥古斯汀-让·菲涅尔,西米恩·丹尼斯·泊松,他参与了一种关于波光学的新型工作,为解释泊松点提供了理论基础。1830年,盖-吕萨克被选为哥廷根科学院的外国成员,1832年,他被选为美国艺术与科学院院士。1821年,他被选为瑞典皇家科学院的外国成员。1831年,他被选为上维也纳州议会的代表,1839年,他进入了上议院。
物理化学
1802年,他制定了盖-吕萨克定律,根据该定律,如果压力保持不变,气体就会随着温度的升高而线性膨胀。盖-吕萨克测量的每个温度升高程度的体积增加系数为1/266(实际上是:1/273)。根据这一定律,A.克劳福德确定了一个气体的体积消失时的温度,并接近于该温度的绝对零度(-273C)。一些著名的科学家(阿蒙顿,兰伯特,查尔斯)已经准备好了盖-吕萨克定律,但他们还没有足够精确地确定气体的膨胀程度。雅克·亚历山大·塞萨尔·查尔斯已经观察到气体(氧、氮、氢)在0到100摄氏度之间的均匀膨胀。
当温度升高时,气体的膨胀还不够精确。盖-吕萨克与亚历山大·冯·洪堡一起研究了结合形成水的氢和氧的体积。他们发现,恰好有两部分体积的氢气与一部分体积的氧气结合形成水。他们还进行了实验来确定空气的组成。
蒸气密度
对其他气体的实验使他认识到原子气体与化合物的空间比是一个简单的比率(多体积定律)。不久之后,阿米迪奥·阿伏加德罗根据这个定律发展了他的假设,即后来成为阿伏加德罗定律。体积定律使盖-吕萨克得出了进一步的结论。1815年,盖-吕萨克发明了一种测定蒸汽密度的方法。用蒸汽密度来测定有机和无机化合物的分子质量。与氢气相比,只有测定蒸馏过程中产生的气体的体积和重量,就足以确定容易蒸发的有机分子的实际重量。他用这种方法测定了氢氰酸、乙醇和乙醚的分子量。
热力学
1807年,盖-吕萨克用两个大小相同的房间进行了温度实验,这两个房间由一根管道连接,彼此可分离。他用气泵疏散了一个房间,然后让气体从另一个房间流进来。他注意到随着气体流入,温度升高,而随着气体流出,温度下降。这个实验是在1845年由詹姆斯·普雷斯科特·焦耳用更好的测量方法进行的,他的结果作为焦耳定律进入科学,为热力学的内能奠定了基础。
无机化学
自1808年起,盖-吕萨克路易斯·雅克·瑟纳德就分别试图用伏特从氢氧化钾和氢氧化钠中生产纯钾和钠。他的眼睛受了重伤。过了一年的时间,他的视力又恢复了一半。1809年,盖-吕萨克和路易斯·雅克·塞纳德发现了钾和钠的酰胺。1810年,他们发现了钾和钠的过氧化物。盖-吕萨克研究了伯纳德·库尔托伊斯在1811年发现的碘,并发现碘和氯的化学性质是相似的。他发现了氢碘酸和碘化钾。他测定了硫酸(1813年)和氮离子的氧化态。1808年,他和瑟纳德一起发现了基本的硼和几乎无水的氢氟酸。
碳氢化合物爆炸中,盖-吕萨克遭受了严重的障碍。他从未克服过这次事故。盖-吕萨克于1850年5月9日在巴黎去世。他被葬在皮尔·拉切斯公墓。

进一步阅读

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