Φυσικός Faraday: βιογραφία, ανακαλύψεις

Ο αγγλικός φυσικός Michael Faraday, ο οποίος μεγάλωσε σε μια φτωχή οικογένεια, έγινε ένας από τους μεγαλύτερους επιστήμονες στην ιστορία της ανθρωπότητας. Τα έξοχα επιτεύγματά του έγιναν σε μια εποχή που η επιστήμη ήταν η ομάδα ανθρώπων που γεννήθηκαν σε προνομιούχες οικογένειες. Προς τιμή του, μια μονάδα ηλεκτρικής χωρητικότητας ονομάζεται Farad.

Faraday (φυσικός): σύντομη βιογραφία

Ο Michael Faraday γεννήθηκε στις 22 Σεπτεμβρίου 1791 στην πρωτεύουσα της Μεγάλης Βρετανίας, στο Λονδίνο. Ήταν το τρίτο παιδί στην οικογένεια του James και Margaret Faradeyev. Ο πατέρας του ήταν ένας σιδεράς που είχε κακή υγεία. Πριν από το γάμο, η μητέρα του εργάστηκε ως υπάλληλος. Η οικογένεια έζησε άσχημα.

Μέχρι την ηλικία των 13 ετών, ο Michael παρέστη σε ένα τοπικό σχολείο στο οποίο έλαβε την πρωτοβάθμια εκπαίδευση. Για να βοηθήσει την οικογένεια, άρχισε να εργάζεται ως αγγελιοφόρος σε ένα βιβλιοπωλείο. Το ζήλο του αγοριού εντυπωσίασε τον εργοδότη του. Ένα χρόνο αργότερα, προήχθη σε φοιτητή βιβλιοδεσίας.

Δέσμευση και επιστήμη

Ο Michael Faraday ήθελε να μάθει περισσότερα για τον κόσμο. Δεν περιοριζόταν μόνο στην αποκατάσταση των βιβλίων. Μετά από επιμελής καθημερινή δουλειά, πέρασε όλο τον ελεύθερο χρόνο του να διαβάζει βιβλία που συνυπέγραψε.

Σταδιακά, ανακάλυψε ότι απομακρύνθηκε από την επιστήμη. Ιδιαίτερα του άρεσε δύο βιβλία:

• Η Βρετανική Εγκυκλοπαίδεια είναι η πηγή της γνώσης του για την ηλεκτρική ενέργεια και πολλά άλλα.
• «Συζητήσεις για τη Χημεία» - 600 σελίδες για τη χημεία σε μια προσπελάσιμη παρουσίαση του συντάκτη της Jane Mars.

Ήταν τόσο γοητευμένος που άρχισε να ξοδεύει μέρος των πενιχρών κερδών του για χημικά και εξοπλισμό για να επιβεβαιώσει την αλήθεια αυτού που διαβάζει.

Διευρύνοντας τις επιστημονικές του γνώσεις, άκουσε ότι ο διάσημος επιστήμονας John Tatum επρόκειτο να δώσει μια σειρά δημόσιων διαλέξεων για τη φυσική φιλοσοφία (φυσική). Για να παρακολουθήσουν διαλέξεις, ήταν απαραίτητο να πληρώσετε ένα τέλος ενός shilling - πάρα πολύ για τον Michael Faraday. Ο μεγαλύτερος αδελφός του, ένας σιδεράς, εντυπωσιασμένος από την αυξανόμενη αφοσίωση του αδελφού του στην επιστήμη, του έδωσε το απαραίτητο ποσό.

Γνωριμία με τον Humphry Davy

Ο Faraday έκανε ένα ακόμα βήμα προς την επιστήμη όταν ο William Dance, ένας βιβλιοπωλείο πελάτης, ρώτησε τον Michael εάν είχε οποιαδήποτε επιθυμία να πάρει εισιτήρια για διαλέξεις στο Royal Institute.

Ο λέκτορας, κύριος Humphry Davy, ήταν ένας από τους πιο διάσημους επιστήμονες της εποχής στον κόσμο. Ο Faraday πήδηξε στην ευκαιρία και παρακολούθησε τέσσερις διαλέξεις για ένα από τα νεότερα προβλήματα της χημείας - τον προσδιορισμό της οξύτητας. Παρακολούθησε τα πειράματα που είχε κάνει ο Ντάβι στις διαλέξεις.

Ήταν ένας κόσμος στον οποίο ήθελε να ζήσει. Ο Faraday κατέγραψε και έπειτα έκανε τόσες πολλές προσθήκες στις σημειώσεις ότι παρήγαγε ένα χειρόγραφο 300 σελίδων, το οποίο συμπλήρωσε και έστειλε τον Davy ως δείγμα ευγνωμοσύνης.

Αυτή τη στιγμή, στην αυλή του βιβλιοπωλείου, ο Μιχαήλ άρχισε να διεξάγει πιο πολύπλοκα πειράματα για να δημιουργήσει μια ηλεκτρική μπαταρία από χάλκινα νομίσματα και δίσκους ψευδαργύρου, που χωρίζονται από υγρό χαρτί αλατιού. Το χρησιμοποίησε για να αποσυνθέσει χημικά, για παράδειγμα, όπως το θειικό μαγνήσιο. Σε αυτόν τον τομέα της χημείας, ο Humphry Davy ήταν πρωτοπόρος.

Τον Οκτώβριο του 1812 ολοκληρώθηκε η μαθητεία του Faraday και άρχισε να εργάζεται ως βιβλιοδεσία με έναν άλλο εργοδότη, τον οποίο βρήκε δυσάρεστο.

Δεν θα υπήρχε ευτυχία, αλλά βοήθησε η κακοτυχία

Και υπήρξε ένα ευχάριστο γεγονός για τον Faraday. Ως αποτέλεσμα ενός ανεπιτυχούς πειράματος, ο Humphry Davy τραυματίστηκε: αυτό επηρέασε προσωρινά την ικανότητά του να γράφει. Ο Μίκαελ κατάφερε να καταγράψει για αρκετές ημέρες τον Ντάβι, εντυπωσιασμένος από το βιβλίο που του έστειλε.

Όταν τελείωσε μια σύντομη περίοδος εργασίας ως βοηθός, ο Faraday έστειλε ένα σημείωμα στον επιστήμονα ζητώντας του να τον προσλάβει ως βοηθό του. Λίγο αργότερα, ένας από τους εργάτες του Davy απολύθηκε για παραβίαση της πειθαρχίας και ο Humphrey ρώτησε τον Michael εάν θα ήθελε να πάρει μια κενή θέση.

Θέλησε να εργαστεί στο Royal Institute με έναν από τους πιο διάσημους επιστήμονες στον κόσμο; Ήταν μια ρητορική ερώτηση.

Καριέρα στο Βασιλικό Ινστιτούτο

Ο Faraday ανέλαβε τα καθήκοντά του την 1η Μαρτίου 1813, σε ηλικία 21 ετών.

Ήταν καλά καταβληθεί και διατέθηκε για σαλόνι στη σοφίτα του Βασιλικού Ινστιτούτου. Ο Μιχαήλ ήταν πολύ ευχαριστημένος και η σύνδεσή του με αυτό το θεσμό δεν διακοπεί πλέον για 54 χρόνια, για την οποία κατάφερε να γίνει καθηγητής χημείας.

Η εργασία του Faraday συνίστατο στην προετοιμασία εξοπλισμού για τη διεξαγωγή πειραμάτων και διαλέξεων στο Royal Institute. Αρχικά ασχολήθηκε με το τριχλωριούχο άζωτο, ένα εκρηκτικό που τραυμάτισε τον Davy. Και ο Μιχαήλ στην επόμενη έκρηξη λιποθύμησε σύντομα και όταν ο Humphrey τραυματίστηκε και πάλι, τα πειράματα με αυτή την ένωση διακόπηκαν.

Μετά από 7 μήνες εργασίας στο Royal Institute, ο Davy πήρε τον Faraday μαζί του σε μια περιοδεία στην Ευρώπη, διάρκειας 18 μηνών. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, ο Michael κατάφερε να συναντήσει σπουδαίους επιστήμονες, όπως ο Andre-Marie Amper στο Παρίσι και ο Alessandro Volta στο Μιλάνο. Κατά μία έννοια, η περιοδεία τον αντικατέστησε με μια πανεπιστημιακή εκπαίδευση - ο Faraday έμαθε πολλά κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.

Το μεγαλύτερο μέρος της περιοδείας, ωστόσο, ήταν δυσαρεστημένος, καθώς εκτός από την επιστημονική και γραμματειακή εργασία ήταν να εξυπηρετήσει το Davy και τη σύζυγό του. Η σύζυγος του επιστήμονα δεν θεωρούσε τον Faraday ίσο με τον εαυτό του λόγω της καταγωγής του.

Μετά την επιστροφή του στο Λονδίνο, όλα έπεσαν σε ισχύ. Το Βασιλικό Ινστιτούτο ανανέωσε τη σύμβαση του Μιχαήλ και αύξησε την αμοιβή του. Ο Ντέιβιντ μάλιστα άρχισε να αναφέρει τη βοήθειά του στην επιστημονική εργασία.

Το 1816, σε ηλικία 24 ετών, ο Faraday διάβασε την πρώτη του διάλεξη σχετικά με τις ιδιότητες της ύλης. Πέρασε στην πόλη Φιλοσοφική Εταιρεία. Στη συνέχεια, στο τριμηνιαίο επιστημονικό περιοδικό δημοσίευσε το πρώτο επιστημονικό του άρθρο σχετικά με την ανάλυση του υδροξειδίου του ασβεστίου.

Το 1821, στην ηλικία των 29 ετών, ο Faraday προήχθη στη θέση του επικεφαλής της οικονομίας και του εργαστηρίου του Βασιλικού Ινστιτούτου. Την ίδια χρονιά παντρεύτηκε τη Sarah Barnard. Ο Μιχαήλ και η σύζυγός του έζησαν στο ινστιτούτο για τα περισσότερα από τα επόμενα 46 χρόνια, όχι πλέον στη σοφίτα, αλλά σε ένα άνετο δωμάτιο που κατέλαβε κάποτε ο Humphry Davy.

Το 1824, η βιογραφία (φυσική) του Faraday χαρακτηρίστηκε από την εκλογή του ως μέλος της Βασιλικής Εταιρείας. Αυτό ήταν μια αναγνώριση ότι είχε γίνει εξέχων επιστήμονας.

Το 1825 ο φυσικός Faraday έγινε διευθυντής του εργαστηρίου.

Το 1833 έγινε καθηγητής Χημείας στο Βασιλικό Ινστιτούτο της Μεγάλης Βρετανίας. Ο Faraday κατείχε αυτή τη θέση μέχρι το τέλος της ζωής του.

Το 1848 και το 1858 προσκλήθηκε να ηγηθεί της Βασιλικής Εταιρείας, αλλά αρνήθηκε.

Επιστημονικά επιτεύγματα

Για να περιγράψουμε τις ανακαλύψεις του Faraday στη φυσική, θα χρειαστούν περισσότερα από ένα βιβλία. Δεν είναι τυχαίο ότι ο Albert Einstein στο γραφείο του κράτησε φωτογραφίες μόνο τριών επιστημόνων: Isaac Newton, James Maxwell και Michael Faraday.

Αρκετά περίεργα, αν και ακόμα και κατά τη διάρκεια της ζωής του επιστήμονα άρχισαν να χρησιμοποιούν τη λέξη «φυσικός», ο ίδιος δεν του άρεσε και ο ίδιος ο ίδιος ο ίδιος ο ίδιος ο ίδιος ο ίδιος ο φιλόσοφος. Ο Faraday ήταν ένας άνθρωπος που πήγε στις ανακαλύψεις μέσα από πειράματα και ήταν γνωστός γιατί ποτέ δεν εγκατέλειπε ιδέες που προέρχονταν από την επιστημονική διαίσθηση.

Αν πίστευε ότι η ιδέα αξίζει τον κόπο, συνέχισε τα πειράματα, παρά τις πολλές αποτυχίες, μέχρι να φτάσει στο αναμενόμενο ή μέχρι που ήταν πεπεισμένος ότι η φύση της μητέρας του απέδειξε ότι ήταν λάθος, κάτι που ήταν εξαιρετικά σπάνιο.

Τι ανακάλυψε ο Φαραντάι στη φυσική; Εδώ είναι μερικά από τα αξιοσημείωτα επιτεύγματά του.

1821: ανακάλυψη της ηλεκτρομαγνητικής περιστροφής

Έγινε προάγγελος του τι τελικά οδήγησε στη δημιουργία ενός ηλεκτροκινητήρα. Η ανακάλυψη βασίστηκε στη θεωρία της Oersted για τις μαγνητικές ιδιότητες ενός σύρματος μέσω του οποίου διέρχεται ένα ηλεκτρικό ρεύμα.

1823: υγροποίηση και ψύξη αερίου

Το 1802 ο John Dalton εξέφρασε την άποψη ότι όλα τα αέρια μπορούν να υγροποιηθούν σε χαμηλές θερμοκρασίες ή υψηλές πιέσεις. Ο φυσικός Faraday το απέδειξε από την εμπειρία. Επέτρεψε πρώτα το χλώριο και την αμμωνία σε ένα υγρό.

Η υγρή αμμωνία ήταν ακόμη πιο ενδιαφέρουσα, καθώς, όπως επεσήμανε ο Michael Faraday, η φυσική της διαδικασίας εξάτμισης προκάλεσε ψύξη. Η αρχή της ψύξης με τεχνητή εξάτμιση επιδείχθηκε δημοσίως από τον William Cullen στο Εδιμβούργο το 1756. Ο επιστήμονας, χρησιμοποιώντας μια αντλία, μείωσε την πίεση στη φιάλη με αιθέρα, με αποτέλεσμα την ταχεία εξάτμιση του. Αυτό προκάλεσε την ψύξη και ο πάγος σχηματίστηκε στο εξωτερικό του λαμπτήρα από την υγρασία του αέρα.

Η σημασία της ανακάλυψης του Faraday ήταν ότι οι μηχανικές αντλίες θα μπορούσαν να μετατρέψουν το αέριο σε υγρό σε θερμοκρασία δωματίου. Στη συνέχεια, το υγρό εξατμίζεται, ψύχεται γύρω από το νερό, το προκύπτον αέριο μπορεί να συλλέγεται και να συμπιέζεται από μια αντλία στο υγρό ξανά, επαναλαμβάνοντας τον κύκλο. Έτσι λειτουργούν τα σύγχρονα ψυγεία και καταψύκτες.

Το 1862, στην Έκθεση του Παγκόσμιου Λονδίνου, ο Ferdinand Carre κατέδειξε την πρώτη εμπορική μηχανή πάγου στον κόσμο. Στο αυτοκίνητο χρησιμοποιήθηκε ως υγρό ψύξης αμμωνία και παρήγαγε πάγο σε ρυθμό 200 kg ανά ώρα.

1825: Η ανακάλυψη του βενζολίου

Ιστορικά, το βενζόλιο έχει καταστεί μία από τις σημαντικότερες ουσίες της χημείας, τόσο με την πρακτική έννοια, δηλαδή χρησιμοποιείται για τη δημιουργία νέων υλικών, και στο θεωρητικό - για την κατανόηση του χημικού δεσμού. Ο επιστήμονας ανακάλυψε βενζόλιο σε ελαιώδη υπολείμματα παραγωγής φυσικού αερίου για φωτισμό στο Λονδίνο.

1831: Ο νόμος του Faraday, ο τύπος, η φυσική της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής

Αυτή ήταν μια εξαιρετικά σημαντική ανακάλυψη για το μέλλον της επιστήμης και της τεχνολογίας. Ο νόμος (φυσική) του Faraday δηλώνει ότι ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο προκαλεί ένα ηλεκτρικό ρεύμα στο κύκλωμα και η παραγόμενη ηλεκτροκινητική δύναμη είναι ευθέως ανάλογη με το ρυθμό μεταβολής της μαγνητικής ροής. Ένα από τα πιθανά του αρχεία είναι | E | = | dΦ / dt |, όπου E είναι το EMF και Φ είναι η μαγνητική ροή.

Για παράδειγμα, η μετακίνηση ενός πετάλου μαγνήτη κατά μήκος ενός σύρματος παράγει ένα ηλεκτρικό ρεύμα, καθώς η κίνηση του μαγνήτη προκαλεί εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο. Πριν από αυτό, η μόνη πηγή ρεύματος ήταν η μπαταρία. Michael Faraday, του οποίου οι ανακαλύψεις στη φυσική έχουν δείξει ότι το κίνημα μπορεί να μετατραπεί σε ηλεκτρισμό ή, πιο επιστημονικά, η κινητική ενέργεια μπορεί να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια, έτσι ώστε να εμπλέκεται στο γεγονός ότι το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας στα σπίτια μας σήμερα παράγεται ακριβώς πάνω σε αυτό Αρχή.

Η περιστροφή (κινητική ενέργεια) μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια με ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Μια περιστροφή, με τη σειρά της, παράγεται από τη δράση στους στροβίλους ενός ατμού υψηλής πίεσης που παράγεται από την ενέργεια του άνθρακα, του αερίου ή ενός ατόμου ή από την πίεση του νερού στα υδροηλεκτρικά φυτά ή από την πίεση του αέρα σε αιολικούς σταθμούς.

1834: Νόμοι ηλεκτρολύσεως

Ο Faraday ο φυσικός έκανε την κύρια συμβολή στη δημιουργία μιας νέας επιστήμης της ηλεκτροχημείας. Εξηγεί τι συμβαίνει στη διεπιφάνεια μεταξύ του ηλεκτροδίου και της ιονισμένης ουσίας. Χάρη στην ηλεκτροχημεία, χρησιμοποιούμε μπαταρίες ιόντων λιθίου και μπαταρίες που παρέχουν σύγχρονο κινητό εξοπλισμό. Οι νόμοι του Faraday είναι σημαντικοί για την κατανόηση των αντιδράσεων ηλεκτροδίων.

1836: Η εφεύρεση ενός θωρακισμένου θαλάμου

Ο φυσικός Faraday διαπίστωσε ότι όταν φορτίζεται ο ηλεκτρικός αγωγός, ολόκληρο το υπερβολικό φορτίο συσσωρεύεται στην εξωτερική του πλευρά. Αυτό σημαίνει ότι μέσα στο δωμάτιο ή σε μια κυψέλη από μέταλλο δεν εμφανίζεται μια πρόσθετη φόρτιση. Για παράδειγμα, ένα πρόσωπο ντυμένο με κοστούμι Faraday, δηλαδή με μεταλλική επένδυση, δεν εκτίθεται σε εξωτερικό ηλεκτρικό ρεύμα. Εκτός από την προστασία των ανθρώπων, ο κλωβός Faraday μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διεξαγωγή ηλεκτρικών ή ηλεκτροχημικών πειραμάτων ευαίσθητων σε εξωτερικές διαταραχές. Οι θωρακισμένες κάμερες μπορούν επίσης να δημιουργήσουν νεκρές ζώνες για κινητή επικοινωνία.

1845: ανακάλυψη του φαινομένου Faraday - μαγνητο-οπτικό εφέ

Ένα άλλο σημαντικό πείραμα στην ιστορία της επιστήμης ήταν το πείραμα που απέδειξε αρχικά τη σχέση μεταξύ ηλεκτρομαγνητισμού και φωτός, το οποίο το 1864 περιγράφηκε πλήρως από τις εξισώσεις του James Clerk Maxwell. Ο φυσικός Faraday διαπίστωσε ότι το φως είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα: «Όταν οι αντίθετοι μαγνητικοί πόλοι ήταν στην ίδια πλευρά, ασκούσε μια επίδραση στην πολωμένη δέσμη, που αποδεικνύει έτσι τη σχέση μεταξύ μαγνητικής δύναμης και φωτός ...

1845: Η ανακάλυψη του διαμαγνητισμού ως ιδιοκτησία κάθε ύλης

Οι περισσότεροι άνθρωποι γνωρίζουν τον σιδηρομαγνητισμό από το παράδειγμα των κανονικών μαγνητών. Ο Faraday (ένας φυσικός) ανακάλυψε ότι όλες οι ουσίες είναι διαμαγνητικές, κυρίως αδύναμες, αλλά και ισχυρές. Ο διαμαγνητισμός είναι το αντίθετο της κατεύθυνσης του εφαρμοζόμενου μαγνητικού πεδίου. Για παράδειγμα, εάν τοποθετήσετε τον Βόρειο Πόλο σε μια έντονα διαμαγνητική ουσία, θα αποκρούσει. Ο διαμαγνητισμός στα υλικά, που προκαλείται από πολύ ισχυρούς σύγχρονους μαγνήτες, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να επιτύχει την αφαίρεση. Ακόμα και τα ζωντανά πράγματα, όπως τα βατράχια, είναι διαμαγνητικά και μπορούν να ανεβαίνουν σε ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο.

Το τέλος

Ο Michael Faraday, των οποίων οι ανακαλύψεις στη φυσική οδήγησαν σε μια επανάσταση στην επιστήμη, πέθανε στις 25 Αυγούστου 1867 στο Λονδίνο σε ηλικία 75 ετών. Η σύζυγός του Σάρα έζησε περισσότερο. Το ζευγάρι δεν είχε παιδιά. Όλη τη ζωή του ήταν ένας αφοσιωμένος χριστιανός και ανήκε σε μια μικρή προτεσταντική αίρεση των Sandemanians.

Ακόμα και κατά τη διάρκεια της ζωής του, ο Faraday προσφέρθηκε να ταφεί στο Αβαείο του Γουέστμινστερ, μαζί με τους βασιλείς και βασίλισσες της Βρετανίας και μελετητές, όπως ο Isaac Newton. Αρνήθηκε για χάρη μιας πιο μετριοπαθούς τελετής. Ο τάφος του, όπου και η Σάρα είναι θαμμένος, μπορεί να βρεθεί στο νεκροταφείο της Highgate στο Λονδίνο.