Physics/ Chemistry

Topic: Henry Cavendish

English version [Ακολουθεί και η ελληνική εκδοχή]

Henry Cavendish (10 October 1731 - 24 February 1810) was an English physicist, scientist, major experimenter, but also a theoretical chemist and physicist. He is mainly known from the discovery of hydrogen , which it named inflammable air . He described the density of combustible air that produces combustion water in an article in 1766 On Factitious Airs . Antoine Lavoisier re-enacted Cavendish's experiment and gave it its current name.

Cavendish was distinguished for the exceptional accuracy of his research on atmospheric composition, the properties of different gases, the composition of water, the law governing electrical attraction and repulsion, the mathematical theory of heat and his calculations of measurement of thwe density (and therefore mass) of the Earth. His experiment to measure the density of the Earth is now known as the Cavendish experiment .

Cavendish is considered one of the so-called 18th and 19th century pneumatic chemists, along with Joseph Priestley, Joseph Black, and Daniel Rutherford . They were called "spiritual" as dealing with the "spirits", that is, the gases. Cavendish found that a particular, strange, and particularly flammable gas was produced by the action of certain acids on certain metals. This is gas hydrogen , which Cavendish rightly assumed to be in the analogy 2 to 1 with water.

Although others, such as Robert Boyle, had produced the hydrogen gas earlier, Cavendish is the one credited for recognizing its elemental nature. In 1777, Cavendish discovered that mammalian air is converted to fixed air, that is, carbon dioxide rather than phlogisticated air, as predicted by Joseph Priestley.

After repeating an experiment carried out by Priestley in 1781, Cavendish published an article on the production of pure water by combustion of hydrogen in dephlogisticated air, that is, the agent of combustion, today known as oxygen . Cavendish concluded that water is produced by combustion of hydrogen, whereas until then some physicists had interpreted hydrogen as pure phlogiston .





Ελληνική εκδοχή

Ο Henry Cavendish (10 October 1731 – 24 February 1810) ήταν Άγγλος φυσικός φιλόσοφος, επιστήμων, σημαντικότατος πειραματιστής, αλλά και θεωρητικός χημικός και φυσικός. Είναι κυρίως γνωστός από την ανακάλυψη του υδρογόνου, το οποίο ονόμασε αναφλέξιμο αέρα. Περιέγραψε την πυκνότητα του αναφλέξιμου αέρα, που παράγει με καύση νερό, σε ένα άρθρο του 1766 On Factitious Airs. Ο Antoine Lavoisier επανεκτέλεσε το πείραμα του Cavendish και έδωσε στο στοιχείο το σημερινό του όνομα.

Ένας ιδιαίτερα ντροπαλός άνθρωπος, ο Cavendish είχε διακριθεί για την εξαιρετική ακρίβεια των ερευνών του όσον αφορά τη σύνθεση του ατμοσφαιρικού αέρα, τις ιδιότητες των διαφορετικών αερίων, τη σύνθεση του νερού, τον νόμο που διέπει την ηλεκτρική έλξη και άπωση, τη μαθηματική θεωρία της θερμότητας και τους υπολογισμούς μέτρησης της πυκνότητας (και συνεπώς της μάζας) της Γης. Το πείραμά του για την μέτρηση της πυκνότητας της Γης είναι πλέον γνωστό ως Cavendish experiment.

Ο Cavendish θεωρείται ένας από τους λεγόμενους πνευματικούς χημικούς (pneumatic chemists) του 18ου και 19ου αιώνα, μαζί με τους Joseph Priestley, Joseph Black, και Daniel Rutherford. Ονομάζονταν πνευματικοί ως ασχολούμενοι με τα πνεύματα, δηλαδή τα αέρια. Ο Cavendish βρήκε ότι ένα συγκεκριμένο, παράξενο και ιδιαίτερα αναφλέξιμο αέριο παραγόταν από τη δράση συγκεκριμένων οξέων σε συγκεκριμένα μέταλλα. Πρόκειται για το αέριο υδρογόνο, το οποίο ο Cavendish σωστά υπέθεσε ότι αναλογεί 2 προς 1 με το νερό. Αν και άλλοι, όπως ο Robert Boyle, είχαν παράγει το αέριο υδρογόνο νωρίτερα, ο Cavendish είναι εκείνος που πιστώνεται για την αναγνώριση της στοιχειώδους φύσης του. Το 1777, ο Cavendish ανακάλυψε ότι ο αέρας που εκπνέεται από τα θηλαστικά μετατρέπεται σε σταθερό αέρα (fixed air) δηλαδή διοξείδιο του άνθρακα και όχι φλογιστικοποιημένο αέρα (phlogisticated air), όπως προέβλεπε ο Joseph Priestley.

Μετά την επανάληψη ενός πειράματος εκτελεσθέντος από τον Priestley το 1781, ο Cavendish εξέδωσε ένα άρθρο για την παραγωγή καθαρού νερού μέσω της καύσης του υδρογόνου μέσα σε αποφλογιστικοποιημένο αέρα (dephlogisticated air), δηλαδή αέρα στη διαδικασία της καύσης, σήμερα γνωστού ως οξυγόνο. Ο Cavendish συμπέρανε ότι το νερό παράγεται από την καύση του υδρογόνου, ενώ μέχρι τότε κάποιοι φυσικοί ερμήνευαν το υδρογόνο ως καθαρό φλογιστόν. Ο Cavendish ανέφερε τα ευρήματά του στον Priestley όχι αργότερα από τον Μάρτιο του 1783, αλλά δεν τα εξέδωσε μέχρι την επόμενη χρονιά. Αλλά και ο γνωστός Σκώτος εφευρέτης της σύγχρονης ατμομηχανής James Watt δημοσίευσε ένα άρθρο πάνω στη σύνθεση του νερού το 1783, οπότε προέκυψε μια μεγάλη αντιμαχία όσον αφορά την προτεραιότητα της ανακάλυψης.

Το 1785, ο Cavendish ανακάλυψε την σύνθεση του κοινού (δηλ. του ατμοσφαιρικού) αέρα, παίρνοντας εντυπωσιακά ακριβή αποτελέσματα. Διεξήγαγε πειράματα όπου υδρογόνο και κοινός αέρας αναμιγνύονταν σε προκαθορισμένες αναλογίες και κατόπιν εκρήγνυνταν με μια σπίθα ηλεκτρισμού. Επιπρόσθετα, περιέγραψε επίσης ένα πείραμα κατά το οποίο μπορούσε κάποιος να αποσπάσει, σε σύγχρονη ορολογία, τόσο το οξυγόνο όσο και τα αέρια του αζώτου από ένα δείγμα ατμοσφαιρικού αέρα μέχρις ότου απομείνουν λίγες φυσαλίδες αδρανούς αερίου από το αρχικό δείγμα. Χρησιμοποιώντας τις παρατηρήσεις του, ο Cavendish παρατήρησε ότι, μετά τον καθορισμό των ποσοτήτων του φλογιστικοποιημένου αέρα (αζώτου) και αποφλογιστικοποιημένου αέρα (οξυγόνου), παρέμενε ένας όγκος αερίου που ανερχόταν στο 1/120 του αρχικού όγκου του αζώτου. Με προσεκτικές μετρήσεις οδηγήθηκε να συμπεράνει ότι ο «ο κοινός αέρας αποτελείται από 1 μέρος αποφλογιστικοποιημένου αέρα (οξυγόνου) ενωμένου με 4 μέρη φλογιστικοποιημένου αέρα (αζώτου)». Την δεκαετία του 1890 (περί τα 100 χρόνια αργότερα) δυο Βρετανοί φυσικοί, οι William Ramsay και Lord Rayleigh, αντιλήφθηκαν ότι το μόλις ανακαλυφθέν ανενεργό αέριο, το αργόν, ήταν υπεύθυνο για το προβληματικό υπόλειμμα του Cavendish, δηλαδή τελικά δεν είχε κάνει λάθος. Οι μετρήσεις του Cavendish ήταν ακριβέστατες, χρησιμοποιώντας ένα ζυγό, φτιαγμένο από τον χειροτέχνη Harrison, ένα ζυγό ακρίβειας όσο του Lavoisier (που είχε ακρίβεια μέτρησης 1 προς 400,000). Ο Cavendish συνεργαζόταν με τους κατασκευαστές οργάνων, βελτιώνοντας γενικά υπάρχοντα όργανα παρά εφευρίσκοντας νέα.

Ο Cavendish, όπως φάνηκε παραπάνω, χρησιμοποίησε τη γλώσσα της παλαιάς θεωρίας του φλογιστού στη Xημεία. Το 1787, έγινε ένας από τους πλέον πρώιμους ερευνητές εκτός Γαλλίας που μεταστράφηκε στη νέα αντιφλογιστική θεωρία του Lavoisier. Αντιτέθηκε όμως στον προσδιορισμό της θερμότητας από τον Lavoisier σαν να έχει μια υλική ή στοιχειώδη βάση. Μέσα στο πλαίσιο της Νευτώνειας μηχανικής, ο Cavendish είχε αντιμετωπίσει το πρόβλημα της φύσης της θερμότητας την δεκαετία του 1760, εξηγώντας την θερμότητα ως το αποτέλεσμα της κίνησης της ύλης.

Ακόμη το έργο του Cavendish οδήγησε άλλους στις ακριβείς τιμές της βαρυτικής σταθεράς (G) και της μάζας της Γης. Βασισμένος πάνω στα αποτελέσματά του μπορεί κάποιος να υπολογίσει την τιμή της σταθεράς G = 6.754 × 10^−11N-m^2/kg^2, που είναι απίστευτα κοντά στη σύγχρονη τιμή:
G = 6.67428 × 10^−11N-m^2/kg^2.

Σύμφωνα με την έκδοση του 1911 της Encyclopædia Britannica, μεταξύ των ανακαλύψεων του Cavendish ήταν και η ιδέα του ηλεκτρικού δυναμικού (electric potential), που εκείνος αποκαλούσε degree of electrification, επίσης μια πρώιμη μονάδα της χωρητικότητας (αυτήν μιας σφαίρας διαμέτρου μιας ίντσας), τον τύπο γα την χωρητικότητα ενός επίπεδου πυκνωτή, τη διηλεκτρική σταθερά ενός πυκνωτή, τη σχέση μεταξύ του ηλεκτρικού δυναμικού και του ηλεκτρικού ρεύματος (που σήμερα ονομάζεται Νόμος του Ohm) (1781), νόμους για τη διαίρεση του ρεύματος σε παράλληλα κυκλώματα (που τώρα αποδίδεται στον Charles Wheatstone), και τον νόμο του αντιστρόφου τετραγώνου της ηλεκτρικής δύναμης που σήμερα ονομάζεται Νόμος του Coulomb.