法拉第-電磁學和電化學的奠基人

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 初中化學 來源: 高中學習網(wǎng)


邁克爾?法拉第是給19世紀的科學打上深刻印記的大科學家,在物理化學尤其是電化學方面,做出了杰出的貢獻。他是英國著名化學家戴維的學生和助手,他的發(fā)現(xiàn)奠定了電磁學的基礎,是麥克思韋的先導。

法拉第1791年9月22日出生在英國的薩利,父親詹姆斯?法拉第是一位手工工人,母親照顧家務。由于家境貧寒,法拉第童年時生活很清苦,他父親也因過度勞累,身體極為衰弱。法拉第從未沒有進過學校,他識字是自學的,從11歲當報童,一直當?shù)?6歲。他覺得賣報這個差事對他很合適,因為在閑暇時可以看各種報紙,學習知識,看完的報還可以賣掉。

賣報5年,他走遍了英國幾個城市的大街小巷。這種工作,雖地位低下,但也能鍛煉人。幾年的賣報生涯,使法拉第閱歷很廣,有膽有識,十分機警。

隨著歲月的流逝,法拉第已長成一個青年,他覺得賣報這工作對他不再合適了,想另找工作。一天,他看到手工廠老板亨特招收雜工的啟事,便去找了亨特。從此給老板搬運物品、掃院子、擦地板,甚至還要給老板娘提水、洗衣服。與其說是工人,倒不如說是仆人更合適。老板和老板娘都是很尖刻的人,他們發(fā)火時,把臟水潑到法拉第的身上,給他安排的伙食也很差。一次,法拉第在回家的路上,經(jīng)過喬治?里保書店裝訂工場,看到門前貼著一張廣告,上面寫道:"本場招收裝訂工人,月薪8英鎊,尤其歡迎童工,工人可在場內(nèi)就餐,餐費自理,法拉第回家以后,就和父母商量,辭去了亨特老板的工作,去裝訂場當了一名工人。裝訂場的工作條件很差,工作也很累,但法拉第卻喜歡,因為他可以把裝訂過的書帶回家米讀。他親手裝訂過百科全書和其他許多名著。法拉第利用裝訂場的工作之便,閱讀了大英百科全書電學卷,了解了電的意義和作用。幾年的時間,他讀了物理、化學、天文、地質等方面的多種著作。別人裝訂了好書,也推薦給他看。"法拉第,我這有一本《化學對話》,寫得非常動人,你如果感興趣,我可以抽出一本來,放在你的臺子上。"法拉第的好朋友格平小聲向他建議。

下班鈴響了,噪雜的工場變得安靜了,法拉第獨自坐在工人午休的小工棚里,借著昏暗的燈光,開始讀《化學對話》。這是女科學家馬爾希特夫人著的一部科普讀物,文字生動活潑,給人們展現(xiàn)了一個神奇、奧妙無窮的化學世界,各種奇特的化學物質,發(fā)現(xiàn)元素的化學家,物質的組成,分光鏡的奇妙,化學藥品的奇異的醫(yī)療效果......。法拉第完全被這部書吸引住了,他如饑似渴地讀下去。

篤!篤!有人敲窗子,法拉第一拾頭,他驚呆了,原來天已大亮,、窗外站著他那年老多病的母親。"媽媽,我懂得了一門奇異的科學,它叫化學,非常有用,我將來要研究化學!""上帝保佑你,孩子,我們是窮人,沒有能供你讀書。"、馬爾希特夫人的《化學對話》法拉第一連看了七遍。他萬萬沒有想到,一個十分偶然的機遇,使他真的走上了研究化學的道路。

英國著名電化學家戴維和其他知名專家經(jīng)常在英國皇家學院講演會上作學術報告,聽講的人很自由,人都可以去。法拉第在工作之余;經(jīng)常去聽這些學術報告。一天,法拉第正在工場與老板談業(yè)務,一個高個子的青年人走了進來,他看了看法拉第,客氣他說,"恕我冒昧,打斷你們的談話,昨天晚上我好象在講演會上看到過您。"

"可能的,我昨天確實去那里聽過報告。"法拉第回答說。

"我萬沒想到您是一位裝訂工人。"青年人說。

"我家里很窮,要掙錢吃飯。"法拉第答。

"他是我們場里的'博士',現(xiàn)在已是裝訂技師了。"羅什老板插進來介紹說。

"太好了,我們認識一下吧,我叫德恩斯,是科學愛好看。"

"我叫法拉第,認識您真高興。"

"您到我們這里有什么事?德恩斯先生。"老板對這位不速之容有點不耐煩了。

"我想來訂一批新書,難道羅什老板不高興么?"德恩斯答道。

"歡迎,歡迎,包您滿意!"老板馬上堆滿了笑臉。

德恩斯很有錢,還結識了一批學術界的朋友。后來,他和法拉第成了好朋友,經(jīng)常到工場來找法拉第,相約去拜訪科學人士。

1812年5月底,正當法拉第忙著組織人裝訂《皇家學會會報》時,德恩斯又來找法拉第了。"再過一個小時,戴維就在皇家學院大廳里做第四次學術報告,還有演示實驗,我好不容易弄到了兩張前排的票。"

"好極了,我們?nèi)グ伞?法拉第高興極了。

"可您的工作......"

"管不了那么多了,快!"

戴維的報告深深吸引了法拉第,戴維的熟練的實驗演示,使他十分敬佩。他將自己對電的一些想法寫信告訴了戴維,他在信中提出:"電解作用,很可能存在著某種嚴格的數(shù)量關系。"過了一段時間,法拉第收到了戴維的一封回信,信中寫道。

法拉第先生:

請于本星期三前,來肯寧斯湯大街實驗室一晤。

戴維敬啟

1812年8月14日

法拉第終于坐在戴維的實驗室里。"我是個裝訂工,裝訂過成千上萬本書,其中也包括您的書,我讀過大部分科技書。"法拉第介紹了自己。"您給我寫信有什么要求嗎?"戴維問。"我想研究化學。"法拉第直接了當?shù)鼗卮稹=?jīng)過一段談話,戴維發(fā)現(xiàn)了法拉第的才能,決定錄用他為自己的助手。法拉第收到被戴維錄用的便條以后,心情激動,夜不能寐。他知道,從此,他的科學生涯就開始了。法拉第擔當戴維的助手工作出色,他每天從早到晚在實驗室工作,把一切都安排得井然有序,實驗之余,他還抽時間讀了許多科技書。戴維對法拉第的工作也非常滿意,他認為,法拉第是一個忠于職守的人。一天,戴維對法拉第說:"過幾天我要和我的妻子一起到國外度蜜月,為了不中斷科學研究,我想帶一個流動實驗室,請您去照顧這個流動實驗室。""我很榮幸,愿意跟隨您的流動實驗室工作。"。

1813年秋,法拉第跟隨戴維,長途旅行,兼做科學考察,他們把實驗室安放在一輛轎式馬車上,白天走路,晚上由法拉第做實驗。他們還一起爬到火山口,考察火山的活動,采集了一大口袋火山石進行分析。此外,他們還采集了礦泉水水樣、巖石標本、土壤標本等。這樣的旅行持續(xù)了一年半,這實際上是一次游學,法拉第跟著戴維學到了許多東西,還拜訪了許多科學家。一年半的科學旅行,法拉第記了厚厚的兩大本筆記。

1814年,法拉第跟隨戴維回到倫敦,經(jīng)戴維推薦,他被著名的皇家學院錄用,擔任了實驗室管理儀器的助教。

1816年,戴維讓法拉第分析了托斯卡那的土壤成分,并把分析緒果寫成論文發(fā)表。法拉第在論文中寫到:"戴維先生建議我把這項研究,作為我在化學領域中的第一次實驗。當時,我的恐懼多于信心,我從未學習過怎樣寫真正的論文,但對分析給果的準確描述,將有助于讀者對托斯卡那土壤的了解。"

1817年,法拉第連續(xù)發(fā)表了6篇論文9這些論文的發(fā)表,使他增強了從事科學研究的信心,同時,許多科學家也逐步了解了法拉第。

1819年,法拉第應斯達特的要求,研究了不銹鋼與各種合金,他在皇家實驗室中,靠斯達特的資助,建造了一個小小的冶煉爐,不久就煉出了鐵鎳合金,后來又煉出鉑、鈀、鍺、銀、鉻、錫、鈦、餓、銥等多種金屬與鐵的合金。

1820年,怯拉第合成了二氯乙烷和六氯乙烷,但在當時,有機化學發(fā)展得還很不夠,因此,法拉第把他的合成物叫做"氯化碳"。法拉第的才能逐步為人們所了解。

1821年,他被提升為皇家學院實驗室的總負責人。皇家學院還贈送給法拉第一套寬大的住宅。

法拉第在1820年結識了一個珠寶商的女兒,她的名字叫薩蕾。薩蕾是一位熱愛科學的姑娘,她對法拉第的才能十分仰慕,尤其在她知道了法拉第自學的坎坷經(jīng)歷之后,她對法拉第的愛慕之情日篤。1821年、法拉第和薩蕾緒婚。"薩蕾對法拉第十分體貼,還善于為他創(chuàng)造安靜的工作環(huán)境,這對法拉第以后的成名,起了很大的作用。

1821年以后,法拉第一直和戴維合作,研究氣體的液化問題,他們成功地使C02、SO2、H2O、NH3、N203等氣體液化,還曾試圖制取液態(tài)氧和液態(tài)氮,但這方面的研究沒有取得成功。

由于法拉第得知了丹麥物理學家奧斯特的發(fā)現(xiàn),他中斷了對氣體的研究。奧斯特發(fā)現(xiàn),磁針在通有電流的導體附近,會發(fā)生偏轉。法拉第通過對這一現(xiàn)象的深入研究,發(fā)現(xiàn)了電磁感應定律,這一定律是現(xiàn)代電磁學的基礎,但由于他的數(shù)學基礎比較差,沒有能對這一現(xiàn)象概括出嚴格的定量關系。

法拉第不僅確定了電磁惑應定律,而且還做成了一種實驗儀器,使磁針不停地繞著通電導線轉動,從而確定了電動機的原理,但遺憾地是他沒能把這一研究深入下去。

由于法拉第在科學上的重大發(fā)現(xiàn),1824年他被選為英國皇家學會會員,這相當于中國科學院的院士。據(jù)科學史考證,在選法拉第任會員時,只有一人不同意,這就是戴維。有人認為,戴維是對他的學生提出嚴格要求,希望他的學生再多出些成果。也有人說,戴維是對法拉祟的才能懷有嫉妒之心,故反對他出任會員。

1829年戴維去世以后,法拉第專心研究電化學的問題,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn):當電流通過電解質溶液時,兩極上會同時出現(xiàn)化學變化。法拉第通過對這一現(xiàn)象的定量研究,發(fā)現(xiàn)了電解定律。

1833年,法拉第提出了兩條電解定律:(1)電解時,在電極上析出或溶解悼的物質的重量,與通過電極的電量成正比;(2)如通過的電量相同,則析出或溶解掉的不同物質的化學克當量數(shù)相同。電解一克當量的物質,所需用的電量叫L個"法拉第",等于96484庫侖。人們?yōu)榱思o念法拉第,把這兩條電解定律稱為"法拉第定律"。

電解定律的發(fā)現(xiàn),把電和化學統(tǒng)一起來了,這使法拉第成了世界知名的化學家。日常在陰濕的地下窒緊張工作,法拉第非常勞累,從1835起,他的體質明顯衰退。晚年患了風濕病,經(jīng)常腰酸腿痛,心臟不好,雙眼昏花。他越來越覺得自己力不從心,但是每當有科學家和企業(yè)家拜訪他時,他還是十分高興地與他們談話,他的夫人薩蕾一直陪伴著他。

1867年8月28日,法拉第在倫敦病逝。他逝世后,皇家學會為他舉行了隆重的葬禮,各國科學家都對他表示深切的哀悼。


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