¿Cómo midió Cavendish con precisión la densidad del agua en la Tierra en el lejano siglo XVIII?
Introducción a Henry Cavendish
Cavendish histórico, nombre completo Henry Cavendish, vivió en el siglo XVIII y nació el 24 de junio de 173110 Murió el 24 de febrero de 2000. Él es británico. En nuestros libros de texto de secundaria, a menudo aparece junto con Newton, pero no hay ningún retrato de él en los libros de texto. Sin embargo, el misterio de este hombre sin retrato está mucho más allá de la imaginación de todos. Porque las famosas leyes de la física: la ley de Ohm y la ley de Coulomb están relacionadas con esta persona.
Cavendish es un erudito. Asistió al Peter's College de Cambridge. Después de graduarse, comenzó a trabajar como asistente en el laboratorio de su padre, acumulando así mucha experiencia experimental y más conocimientos en investigación eléctrica y química, y así comenzó su viaje experimental de cincuenta años. En 1760, Cavendish fue elegido miembro de la Royal Society de Londres y en 1803 fue elegido uno de los 18 miembros extranjeros de la Sociedad Francesa. Sin embargo, sus logros fueron incompatibles con los de los físicos experimentales.
En el campo de la química
En 1784, Cavendish descubrió en un experimento accidental que los metales individuales reaccionaban con ácidos químicos y luego producían gases inflamables. Más tarde, después de que científicos posteriores realizaran experimentos a través de su manuscrito, este gas inflamable recibió el nombre de hidrógeno. En ese momento, la comunidad científica tenía diferentes puntos de vista sobre el hidrógeno. Algunos incluso creían que se trataba de un gas sintético, que se extraía mediante drenaje y recolección de gas gracias a la perseverancia y los experimentos de Cavendish. y registrado en sus manuscritos, lo que llevó al concepto de este nuevo gas.
Más importante aún, Cavendish incluso determinó la densidad del hidrógeno y luego permitió que el aire y el hidrógeno formaran agua. Esto tuvo un significado trascendental para la comunidad científica de la época, porque en general se creía que el agua era un elemento muy simple que podía constituirlo todo. Y la visión del mundo de Cavendish demuestra que el agua es un compuesto químico.
Después, mezcló aire e hidrógeno y realizó experimentos con chispas eléctricas. Finalmente, descubrió que el oxígeno y el hidrógeno se quemaban juntos. Cuando el hidrógeno se quema por completo, sólo se utiliza una quinta parte del oxígeno. Entonces concluyó que la relación de consumo de hidrógeno a oxígeno es de 2,02 a 1. A partir de este efecto, Cavendish incluso dedujo la composición del aire: el oxígeno representa el 20,833% del aire y la mayor parte del resto es nitrógeno. Los instrumentos científicos modernos han podido concluir que el contenido de oxígeno en el aire ha aumentado hasta 20,95, mientras que Cavendish ya había obtenido muy pocos datos en el siglo XVIII.
Además, en pruebas posteriores, Cavendish también descubrió que, además del hidrógeno y el oxígeno antes mencionados, hay 120 partes del gas que no reaccionan con otras sustancias, como se les llama en química. gases nobles nobles. Esta conclusión no fue descubierta y confirmada hasta más de cien años después, lo que demuestra lo poderoso que es Cavendish.
Campos físicos
En física, Cavendish puede ser considerado como el mayor físico experimental, porque una vez realizó un famoso experimento de equilibrio de torsión. Realizó el experimento utilizando la balanza de torsión de Mitchell, pero con sus propias mejoras, y este experimento se llevó a cabo durante 25 años, midiendo la densidad y la masa de la Tierra, y fue uno de los experimentos más populares en astronomía en ese momento.
Primero colocó su escala de torsión modificada en una casa cerrada y colocó una bola de hierro grande y una bola de hierro pequeña en ambos extremos de la escala de torsión. Hay un alambre de acero muy resistente atado al soporte central de la escala de torsión y hay un pequeño espejo en el alambre de acero. Ilumine el espejo con luz paralela y el punto de luz se reflejará en el lugar marcado. Al registrar los datos obtenidos del experimento, calculó que la superficie de la tierra es de 5,841 gramos por metro cúbico y la densidad de la tierra es 5,445438 0 veces la del agua en la tierra. La conclusión a la que llegan los instrumentos modernos es 5,517 y el error de su conclusión es sólo 0,65253. También determinó la constante gravitacional y calculó la masa de la Tierra.
Conocida como la primera persona en la tierra.
Además, descubrió la ley de Ohm y la ley de Coulomb. Para llegar a estas conclusiones, incluso si utiliza su propio cuerpo como herramienta experimental, como la ley de Ohm, coloca su cuerpo en ambos extremos de la corriente y obtiene la fuerza de la corriente al sentir la fuerza de la reacción del cuerpo. Por su carácter retraído, estas grandes conclusiones no fueron publicadas. No fue hasta finales del siglo XIX, más de 70 años después de su muerte, que el electricista Maxwell encontró su manuscrito original en su laboratorio, lo que hizo disponibles sus resultados. En aquella época también era conocido como "el mayor físico experimental de todos los tiempos".
No acabó su carrera experimental hasta los ochenta años, por lo que se dedicó a la teoría térmica, la termometría, la meteorología, el geomagnetismo, etc. Verificó la ley de gravitación universal de Newton mediante el experimento del equilibrio de torsión y determinó la constante gravitacional y la densidad media de la Tierra. Fue la primera persona en separar el hidrógeno y oxidarlo para convertirlo en agua... Tuvo demasiadas primicias y todos sus logros fueron inseparables de su diligencia.