在遙遠的十八世紀，卡文迪許是怎麼精確測量出地球水密度的？

2023-03-31 09:06:48 5

日本卡通片《一片》及其衍生作品中有一個人物名叫——卡文迪什，這個雙重人格的人物也是自戀的歷史上有一個叫卡文迪許的人物。與漫畫和動畫的虛擬世界相比，這個人在歷史上的重新出現是由於一份沉睡了70年的手稿。他也被認為是歷史上最偉大的實驗物理學家這到底是怎麼回事？

亨利·卡文迪許簡介卡文迪許在

歷史上，全名亨利·卡文迪許，生活在18世紀，生於1731年10月10日，死於1810年2月24日他是英國人。他經常和牛頓一起出現在我們的高中課本裡，但是課本裡沒有他的肖像。然而，這個沒有肖像的人的神秘遠遠超出了每個人的想像。因為物理學中著名的定律:歐姆定律和庫侖定律都與這個人有關。

卡文迪許是個學生惡霸。他在劍橋大學彼得學院學習畢業後，他開始在父親的實驗室做助手，積累了大量的實驗經驗，也積累了更多的電學和化學研究知識，開始了他50年的實驗之旅。1760年，卡文迪許被選為倫敦皇家學會的成員，1803年，他被選為法國科學院的18名外國成員之一。然而，他的成就並不僅僅與實驗物理學家一致。

化學領域

1784，卡文迪許在一次偶然的實驗中發現，單個金屬和化學酸會發生反應，然後產生可燃氣體後來，經過後人科學家通過他留下的手稿進行的實驗，這種可燃氣體被命名為氫。當時，科學界對氫有不同的理解。有些人甚至認為這是一種合成氣體。卡文迪許堅持並實驗通過排水和氣體收集來收集氫氣。並記錄在他的手稿中，這種新氣體的概念出現了。更重要的是，卡文迪什甚至已經確定了氫的密度，從而允許空氣和氫合成水這對當時的科學界具有劃時代的意義，因為當時人們普遍認為水是一種非常簡單的元素，可以構成一切。卡文迪許的世界觀證明了水是一種化合物。此後，他將空氣和氫氣混合，並用電火花進行了實驗。最後，他發現氧氣和氫氣一起燃燒。當氫氣完全燃燒時，只使用了五分之一的氧氣。因此，他得出氫和氧的消耗比為2.02比1根據這個劇本，卡文迪什甚至得到了空氣的成分:氧氣佔空氣的20.833%，其餘大部分是氮氣。現代科學儀器已經能夠得出空氣中的氧含量高達20.95，而卡文迪什從18世紀以來就已經獲得了很少的數據。

此外，卡文迪什還在隨後的測試中發現，除了上述氫和氧之外，1/120的氣體不會與其他物質發生反應，這些物質現在在化學上被稱為稀有惰性氣體然而，這個結論實際上是在100多年後被發現和證實的，這表明了卡文迪許是多麼強大。

物理場在物理學中，卡文迪什可以被認為是最偉大的實驗物理學家，因為他曾經做過著名的扭轉平衡實驗他用米切爾的扭轉天平進行了實驗，但經過他自己的改進，實驗已經進行了25年，測量了地球的密度和質量，這是當時天文學中最受歡迎的實驗之一。

賀首先把他改裝的扭力天平放在一個封閉的房子裡，並把一個大鐵球和一個小鐵球分別放在扭力天平的兩端。在扭力天平的中間，有一根韌性好的鋼絲系在支架上，鋼絲上有一面小鏡子。用平行光照射鏡子，光斑被反射到標記的地方。通過記錄實驗數據，他計算出地球表面是每立方米5.841克，地球的密度是地球水的5.481倍。然而，現代儀器得出的結論是5.517，他的結論只有0.65253%的誤差他還測定了重力常數，並計算了地球的質量。被稱為第一個稱地球的人此外，他還有歐姆定律和庫侖定律為了得出這些結論，甚至用自己的身體作為實驗工具，比如歐姆定律，就是他把自己的身體放在電流的兩端，通過感知身體的反應強度，來獲得電流的強度這些偉大的結論沒有發表，因為他性格孤僻。直到19世紀末，也就是他去世70多年後，電工麥克斯韋才在他的實驗室裡發現了他的手稿，他的成就才公之於眾。當時，他也被譽為「歷史上最偉大的實驗物理學家」。他直到八十歲才結束實驗生涯。因此，他能夠處理熱學理論、熱學、氣象學、地磁等。他通過扭轉平衡實驗驗證了牛頓萬有引力定律，確定了地球的引力常數和平均密度，他是第一個分離氫的人，也是第一個從氫和氧化中合成水的人...他有太多的第一，他的成就與他的勤奮分不開。