于是,科学家们发现,温度与气压与气象有着直接的关系,这使以航海为生的欧洲各国的严重关注,各国君主对于进一步提高气压计与温度计的精度不计成本,对于能改进气压计与温度计的人自然是青眼有加,如格雷曾制造带有测微计与显微镜的气压计,不过他的气压计由于密封的问题,并不太精确.
日期:2011-09-26 20:47:25
格里克的马德堡半球实验看似风光,让人无比惊讶,但是在背后却是十分的艰辛和繁重的体力劳动,因为为了抽空空气,几个人要连续工作几个小时,甚至多达十个小时,快速的不停的,十分费力的抽.想像一下吧,做为一个市长,亲自做这种工作,让人叹息.....
记得有一副图,刚刚找到.
过会儿有一更,今天写气压,因为内容非常多,要压缩到一两千字写完,而又不与教科书雷同,有点头疼,晚一点更新.
格里克第二台抽气机
日期:2011-09-26 22:08:03
4.3 温度计与气压计(二)
在这里扯远一些,再讲一下温度计与气压计.
在格里克之前和之后,有许多伟大的欧洲科学家在尝试改进温度计与气压计.
惠更斯也曾研究过温度计,他在 1665 年 1 月 2 日写给罗伯特・莫里的信里提议使温度计标准化,并第一次取水的冰点或者沸点 作 为 一 个 定 点 , 据 此 来 计 量 度 数.
哈雷曾做过水、汞和酒精的热膨胀实验, 以便确定哪一种最适用于计温术。他发现水虽然能表现出相当明显的体积变化,但热和变冷的反应很慢,因此不适宜于制造温度计.
1665 年,胡克在他的《显微术》里,不无炫耀的谈到他的密封温度计时说道: 我已经……使之变得非常确定和十分灵敏。“
与此同时,牛顿也从事计温术的研究。牛顿还定了一 个温标,复杂而不太实用,他研究了许多物体的熔化温度,牛顿还制造了一 个亚麻子油温度计。对于较高的温度,牛顿利用一块厚铁板,加热到炽热,以此温度定为较高的温标.
还有一人不能不提,即最早进行测温实验的英国人波义耳。波义耳曾为缺乏一个绝对的测温标准而感到苦恼,他曾想以茴香子油的凝固点作为温标。不过,波义耳对气压的研究远远胜于对温度的研究.
现在看波义耳定律感觉是非常可笑的,它的内容为:在定量定温下,气体的体积与气体的压力成反比。这简直是不言自明的,有什么好说的?
可是,对于波义耳来说,他能被称为大科学家,能与牛顿,法拉第,瓦特这样的人并列,现在看来是他在化学上的成就,然而在当时他执世界执牛耳的顶峰,其中一个相当重要的原因就在于这条看似不用说的定律.
波义耳生于伯爵之家,是英国皇家协会的会员。当时,由于托里拆利与格里克的努力,无论是马德堡半球实验的有趣,还是气压计的实用价值,都使当时的欧洲科学家们对空气产生了浓厚兴趣。在1662年科学协会的会议上,英国皇家学会秘书胡克宣读了一篇论文,论文描述法国关于“空气弹性”的实验。
法国的科学家们制造了一个黄铜气缸,中间装有活塞,安装得很紧。当人们推动活塞,压缩缸里的空气。然后,他们松开活塞,活塞却没有迅速弹回来。法国的科学家们再继续试验,活塞还是不能全部弹回来。
于是,法国科学家以事实为根据,声称空气根本不存在弹性,空气被压缩后,就会保持始终被压缩的状态。
波义耳并不相信, 在此之前他已将格里克的抽气机或真空泵从多方面得到了改进,因此只需花较轻的劳力抽空,波义耳不用再象格里克要用几个壮年男子不停的抽气,他只要和年轻漂亮的女朋友一边谈着情话,一边做实验.
波义耳从他的抽气机(或称“新式气体引擎”)实验中领悟到,空气具 有“弹性”。他认为法国科学家的实验不能说明任何问题。波义耳指出,活塞之所以不能全部弹回来,一方面是因为他们使用的活塞太紧,阻止了活塞返回,另一方面在活塞有的地方却又漏气。有人反驳道,如果活塞再松一引起,漏气就会更加严重。
在此情况下,波义耳决心制造一个严丝合缝,同时又松紧适中的活塞,证明空气必然是有弹性的。但是当时的技术是必然制造不出严丝合缝,同时又松紧适中的活塞,可波义耳想出了一个好方法,他用液体的水银做为活塞.
两周后,罗伯特•波义耳手持“U”形大玻璃管站在众会员面前。这个“U”形玻璃管是不匀称的,一支又细又长,高出3英尺多,另一支又短又粗,短的这支顶端密封,长的那只顶端开口。
波义耳把水银倒进玻璃管中,水银于是停留在“U”形玻璃管的底部,两边稍有上升。在封闭的短管中,水银堵住一小股空气。波义耳解释,活塞就是任何压缩空气的装置,水银也可以看作“活塞”。向法国实验所期望的那样,波义耳的做法不会因为摩擦而影响实验结果。
实验结果证明,法国科学家的实验是错误的,空气是有弹性的,也就是说气体是有气压的。当然,波义耳的气压实验不象在这里说的这样简单,其实非常复杂,而且还牵扯着巨大的荣誉. 在波义耳许多的气压实验中讲一个,他也如当时的人们一样试图利用大型仪器来取得较高的精度,为了试验了水所能升起的高度,他制造了一根上部用玻璃制的管子,依靠房屋的墙来支承,抽气机装在三楼楼房的顶上,离地面大约30 英尺。
波义耳定律是极为重要的,若没有这一条定律,气压就无研究的必要。对于这一个现代人看来简单的不能再简单的定律,在当时许多的大科学家们在竞争,如汤利和胡克, 再如马里奥特曾强烈地要求用他的名字来命名这条定律.
波义耳是一个很高傲的人,具有强烈的贵族气质,如当一个医生从尿中提炼出磷后,名声大振,获得各国国王的接见,他保守着秘密,不对任何人说出制造磷的方法,后来被波义耳攻克了,公开了这项技术.
对于社交活动,他看得很淡漠,甚至有点厌恶。但是,由于他的地位,特别是他的成就,使他在皇家学会赢得很高的声誉,是科学界公认的领袖。1680年波义耳被选为皇家学会会长,他拒绝就任,可他拒绝就任的原因很无厘头,因为他讨厌宣誓仪式。
另:波义耳女友早逝后,他一直把女友最爱的紫罗兰花带在身边(波义耳后来终生未婚.)。在一次紧张的实验中,放在实验室内的紫罗兰,被溅上了浓丨盐丨酸,爱花的波义耳急忙把冒烟的紫罗兰用水冲洗了一下,然后插在花瓶中。过了一会波义耳发现深紫色的紫罗兰变成了红色的。这一奇怪的现象促使他进行了许多花木与酸碱相互作用的实验。由此他制成了实验中最常用又必不可少的酸碱试纸——石蕊试纸。
波义耳约在 1659 年用实验证明,气压计流体的高度取决于外部压力。哈雷后来以波义耳定律为理论根据,列出了气压对高度的表;并说明怎样运用这种表和气压计来测量山的高度。而哈雷只所以对气压如此关心则是由于信风对于海洋国家的重要.(关于此点,参见上一篇乌龙文明史.)
鉴于气压对航海国家的的重要性,在哈雷之前胡克也进行了这方面的研究,他在《显微术》中讨论过这个问题。同其它科学家上山下海的测量气压一样,胡克也不顾衰老,或是爬塔,或是爬山,目的就为了考查垂直的大气压,他将气压分成 1,000 层。(胡克曾经是波义耳一手提拔的助手.)
研究气压对信风的影响固然重要,但是科学家们还没忘记研究气压的最初目的:便于海上预报天气,在暴风雨来临前归港或做好准备.可当时的气压计都是十几米高,根本不可能携带到船上,且造价昂贵,使用不起.
后来的人们对原始形式的气压计作了改进,使它更加小巧,测量却更为精确。先是被改良成虹吸气压计,1665 年,阿蒙顿制造出一种适合于海上使用的气压计,由许多弯曲的汞柱相继平衡,这样就缩短了仪器的高度。莫兰、拉马齐尼、笛卡尔、惠更斯等人也在研究改进气压计,而最著名和较成功的是胡克的轮式气压计。
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