亨利·卡文迪什 - 人物簡介
亨利·卡文迪什（HenryCavendish，又譯亨利·卡文迪許、亨利·卡文狄西、亨利·卡文迪西，1731年10月10日－1810年2月24日），英國物理學(xué)家、化學(xué)家。他首次對氫氣的性質(zhì)進(jìn)行了細(xì)致的研究，證明了水并非單質(zhì)，預(yù)言了空氣中稀有氣體的存在。發(fā)現(xiàn)了庫侖定律和歐姆定律，將電勢概念廣泛應(yīng)用于電學(xué)，并精確測量了地球的密度，被認(rèn)為是牛頓之后英國最偉大的科學(xué)家之一。
亨利·卡文迪什 - 生平介紹
卡文迪什家族是一個(gè)歷史很悠久的英國貴族家庭。1731年查爾斯·卡文迪什和他妻子，肯特公爵的女兒安妮在尼斯療養(yǎng)，10月亨利·卡文迪什在尼斯誕生�？ㄎ牡鲜矎男〗邮芰己玫募彝ソ逃�，11歲進(jìn)入很有名的海克雷學(xué)院。1749年11月進(jìn)入劍橋大學(xué)的圣彼得學(xué)院，但因不滿當(dāng)時(shí)劍橋刻板的學(xué)習(xí)和學(xué)位制度而于1753年2月退學(xué)，查爾斯卡文迪什對兒子退學(xué)而沒有獲得應(yīng)得的學(xué)位而憤怒，并決定每年只給他120鎊的零用錢�？ㄎ牡鲜苍跉W洲大陸旅行一段時(shí)間后即定居倫敦，自己購買書籍和實(shí)驗(yàn)儀器，開始了他長達(dá)50余年的科學(xué)探索。
卡文迪什在1766年發(fā)表了他的第一篇論文《論人工空氣》 “人工空氣”一詞為波義耳首創(chuàng)，用來指存在在某種物質(zhì)中，通過化學(xué)反應(yīng)可以釋放出來的氣體。如普利斯特里通過碳酸鹽與酸反應(yīng)生成的二氧化碳。在文章中卡文迪什在嚴(yán)格保持溫度和壓強(qiáng)條件的前提下，對當(dāng)時(shí)已知的各種氣體的物理性質(zhì)，特別是密度進(jìn)行了嚴(yán)謹(jǐn)而細(xì)致的研究，這篇文章使他獲得英國皇家學(xué)會(huì)的科普利獎(jiǎng)?wù)隆?/p>
卡文迪什于1781年采用鐵與稀硫酸反應(yīng)而首先制得“可燃空氣”（即氫氣）他使用了排水集氣法并對產(chǎn)生的氣體進(jìn)行了多步干燥和純化處理。隨后他測定了它的密度，研究了它的性質(zhì)。他使用燃素說來解釋，認(rèn)為在酸和鐵的反應(yīng)中，酸中的燃素被釋放出來，形成了純的燃素－“可燃空氣”。之后當(dāng)他得知普里斯特利發(fā)現(xiàn)在空氣中存在“脫燃素氣體”（即氧氣），就將空氣和氫氣混合，用電火花引發(fā)反應(yīng)，得出這樣的結(jié)果“在不斷的實(shí)驗(yàn)之后，我發(fā)現(xiàn)可燃空氣可以消耗掉大約1/5的空氣，在反應(yīng)容器上有水滴出現(xiàn)�！彪S后卡文迪什繼續(xù)研究氫氣和氧氣反應(yīng)時(shí)的體積比，得出了2.02:1的結(jié)論。對于氫氣在氧氣中燃燒可以生成水這一點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)權(quán)，當(dāng)時(shí)曾引起了爭論。因?yàn)槠绽锼固乩咛兀ㄎ牡鲜捕甲鬟^類似的實(shí)驗(yàn)。1785年瓦特被選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員，爭論以當(dāng)事人的和解而告終。
亨利·卡文迪什 - 化學(xué)研究
卡文迪什敏銳地注到了，生成的水中有少量的硝酸存在。他認(rèn)為這是反應(yīng)用的氧氣中含有新物質(zhì)（主要是氮?dú)猓┑脑颉?785年卡文迪什在氧氣和空氣混合物中引入電火花，使得空氣中的氧氣和氮?dú)饣�，然后用氫氧化鈉溶液來吸收生成的氮氧化物，發(fā)現(xiàn)空氣中殘留下一小部分，大約1/120，無法與氧氣反應(yīng)生成化合物被氫氧化鈉吸收。經(jīng)過幾百次的實(shí)驗(yàn)和分析，他得出在今天看來都很精確的結(jié)論，空氣中有20.833%的體積是脫燃素空氣（現(xiàn)在測量值是氧氣占20.95%）和79.167%的燃素空氣，在燃素空氣中有空氣總體積的1/120的不易和其他氣體反應(yīng)的濁氣。一直到1894年瑞利和拉姆賽發(fā)現(xiàn)稀有氣體氬，才證實(shí)了卡文迪什的推測。在拉瓦錫提出氧化說，卡文迪什贊成氧化說的簡潔，認(rèn)為這有利化學(xué)的發(fā)展，但也不愿輕易放棄自己一直采用的燃素說，隨后他將自己的研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了物理學(xué)領(lǐng)域。
卡文迪什在電學(xué)上進(jìn)行了大量重要而不為人知的研究。他在1777年向皇家學(xué)會(huì)提交論文，認(rèn)為電荷之間的作用力可能呈現(xiàn)與距離的平方成反比的關(guān)系，后來被庫侖通過實(shí)驗(yàn)證明，成為庫侖定律。他和法拉第共同主張電容器的電容會(huì)隨著極板間的介質(zhì)不同而變化,提出了介電常數(shù)的概念，并推導(dǎo)出平板電容器的公式。他第一個(gè)將電勢概念大量應(yīng)用對電學(xué)現(xiàn)象的解釋中。并通過大量實(shí)驗(yàn)，提出了電勢與電流成正比的關(guān)系，這一關(guān)系1827年被歐姆重新發(fā)現(xiàn)，即歐姆定律。卡文迪什對電學(xué)的研究基本都沒有發(fā)表，詹姆斯·克拉克·麥克斯韋的最后五年致力于對卡文迪什個(gè)人實(shí)驗(yàn)記錄的整理，于1879年出版了麥克斯韋注釋的《卡文迪什的電學(xué)研究》 ，卡文迪什在電學(xué)上成果才使世人知曉。
亨利·卡文迪什 - 物理學(xué)研究
1797年卡文迪什完成了對地球密度的精確測量。他使用的裝置是約翰·米切爾設(shè)計(jì)，但米切爾本人不久去世，將裝置遺留給了沃拉斯頓，后被轉(zhuǎn)送給卡文迪什。裝置是由兩個(gè)重達(dá)350磅的鉛球和扭秤系統(tǒng)組成。為了消除氣流干擾，卡文迪什將裝置安裝在一個(gè)不透風(fēng)的房間，自己則在室外用望遠(yuǎn)鏡觀測扭矩的變化。之后他向皇家學(xué)會(huì)提交報(bào)告，給出了目前看來仍然比較精確的地球密度值。這一測量被稱為開創(chuàng)了“弱力測量的新時(shí)代”。很多文章稱卡文迪什求出了萬有引力常量，實(shí)際上卡文迪什當(dāng)時(shí)只關(guān)心地球的密度，并沒有涉及其他。而采用卡文迪什的測量結(jié)果通過計(jì)算可以求出萬有引力常量和地球的質(zhì)量。
