Авогадро, Амедео

Амедео Авогадро (граф итал. Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro di Quaregna e Cerreto) — итальянский физик и химик родился 9 августа 1776 в Турине.

Изучив право в Турине, он в 1796 получил учёную степень и был назначен секретарём префектуры департамента Эридано. Познакомившись самостоятельно с естественными науками, Авогадро решил посвятить себя им и в 1806 году поступил репетитором в Collegio delle provincie в Турине, а в 1809 перешёл учителем физики в гимназию.

В 1820 Авогадро был назначен профессором математической физики в Туринском университете. Спустя некоторое время эта кафедра была упразднена, и он поступил обратно в магистратуру на место советника счётной палаты, но был возвращён на кафедру и пробыл в Университете до 1850 г.

Авогадро впервые высказал гипотезу о том, что «одинаковые объёмы различных газов, при одинаковых температурах и давлениях, содержат одинаковое число молекул». Первая работа, в которой он изложил эту гипотезу, была напечатана Авогадро в 1811 г.

Гипотеза эта при своём появлении вызвала возражения и, не получив надлежащей оценки, вскоре была почти забыта. Лишь много лет спустя, особенно благодаря тем следствиям, которые вытекали из гипотезы Авогадро, она стала законом Авогадро, который, вместе с положениями термодинамики, лёг в основу теоретической химии.

Умер Авогадро 9 июля 1856.

Какое же значение имеет закон Авогадро для обсуждаемой нами темы? Вдумайтесь, ведь этот закон утверждает, что неизвестная постоянная в уравнении (4) просто пропорциональна числу частиц (молекул) в рассматриваемой порции газа, не важно каковы эти молекулы большие или маленькие, только надо уметь их сосчитать. К этому времени химики научились подсчитывать количества вещества (в молях), но не знали сколько частиц хотя бы в одном моле. Поэтому пришлось ввести неизвестную постоянную – постоянную Авогадро.

Одна из фундаментальных физических констант – постоянная Авогадро была введена в науку в 1811 на основе одноименного закона: «Один моль любого вещества содержит одинаковое число молекул». Однако понадобилось почти 100 лет, чтобы экспериментально определить численное значение этой постоянной. Эта задача впервые была решена французским физиком Ж. Перреном в начале XX века при кропотливом исследовании броуновского движения. Величина постоянной Авогадро оказалась громадной , рекорд в таблице фундаментальных констант!

К настоящему времени существует более 20 способов измерения постоянной Авогадро. Наиболее точное ее значение получено по экспериментальному измерению постоянной Фарадея. Как должно быть известно каждому старшекласснику, постоянная Фарадея равна произведению постоянной Авогадро на заряд электрона. Постоянную Фарадея в настоящее время измеряют при выполнении лабораторной работы в средней школе, а значение заряда электрона легко найти в … таблице фундаментальных физических констант.

Великая армия Наполеона еще не вторглась в Россию, но уже появились первые части «Фауста», а среди ученых еще не появилось человека, способного продать часть своей души Мефистофелю и понять смысл всех газовых законов, и объединить их в одном уравнении, и присвоить ему свое имя, а себе славу предшественников. Ведь к 1811 году вся подготовительная работа проведена, все необходимые законы открыты. Но не настало еще время великих обобщений: ученые говорят о сохранении «силы» и движения, но нет закона сохранения энергии; развит химический атомизм, но нет молекулярно кинетической теории; гремят паровые машины, превращая «теплоту в работу», но нет второго начала термодинамики; известны почти все законы электромагнетизма, но нет еще уравнений Максвелла. Продолжается эпоха кропотливого собирания фактов, но ждать остается не долго – до середины века. И вот она приближается и появляется уравнение состояния идеального газа, уравнение Клапейрона.

Бенуа Поль Эмиль КЛАПЕЙРОН

Бенуа Поль Эмиль Клапейрон (Clapeyron), – французский физик и инженер, член Парижской АН (с 1858). Родился в Париже 26 января 1799 г. В 1818 г. окончил Политехническую школу. В 1820-1830 гг. работал в Петербурге в Институте инженеров путей сообщения. После возвращения во Францию был профессором (с 1844) Школы мостов и дорог в Париже. Осуществлял надзор над строительством первой французской железнодорожной линии от Парижа до Версаля и Сен-Жермена.

Физические исследования Клапейрона посвящены теплоте, пластичности и равновесию твердых тел. Он придал в 1834 г. математическую форму идеям C. Карно, первым оценив большое научное значение его труда «Размышления о движущей силе огня», содержащего фактически формулировку второго начала термодинамики. Исходя из этих идей, впервые ввёл в термодинамику графический метод – индикаторные диаграммы.

В 1834 г. вывел уравнение состояния идеального газа, объединяющее закон Бойля – Мариотта, законы Гей-Люссака и закон Авогадро, обобщённое в 1874 г. Д.И. Менделеевым (уравнение Менделеева – Клапейрона). Вывел уравнение, устанавливающее связь между температурой плавления и кипения вещества и давлением, которое было термодинамически обосновано в 1851 г. Р. Клаузиусом (уравнение Клапейрона – Клаузиуса).

Умер 28 января 1864 г.

На первый взгляд заслуга Клапейрона в получении уравнения состояния не велика – подумаешь, объединил то ли 3, то ли 6 давно известных законов! Но не будем зазнаваться, он первый кто ввел само понятие уравнения состояния, осознал, что параметры любого тела, не только газообразного, но и жидкого, и твердого мы не в состоянии изменять произвольно: изменяешь один параметр неизбежно будут изменять другие и нет необходимости формулировать множество законов: зависимость давления от объема, зависимости давления и объема от температуры, странно, что не появилось законов типа зависимости давления от массы газа (а ведь зависит!) и т.д. достаточно записать одно уравнение состояния, из которого можно вывести все эти законы, как это и делают сейчас в том же школьном курсе физики!

Сейчас часто уравнение Клапейрона записывают в красивой форме

, (5)

но Клапейрон не мог записать его в такой форме, еще не появилась абсолютная температура, не построена шкала Кельвина, да и сам лорд Кельвин еще Уильям Томсон, и ему всего 10 лет.

Уильям Томсон (лорд Кельвин)

Уи́ льям То́ мсон, лорд Ке́ львин (англ. William Thomson, 1st Baron Kelvin) один из величайших физиков родился 26 июня 1824 в Белфасте.. Уильям Томсон вместе со старшим братом, Джемсом учились в колледже в Глазго, а затем в в Кембридже, в котором Томсон закончил курс наук в 1845 г.

В 1846 г. двадцатидвухлетний Томсон занял кафедру теоретической физики в университете в Глазго.

Ещё студентом, Томсон опубликовал ряд работ по приложению рядов Фурье к вопросам физики и провёл важные аналогии между явлениями распространения тепла и электрического тока и показал, как решение вопросов из одной из этих областей применить к вопросам другой области. В другом исследовании Томсон развил принципы, которые затем плодотворно приложил ко многим вопросам динамической геологии, например, к вопросу об охлаждении земли.

В 1845 г. Томсон излагает свой метод электрических изображений, давший возможность просто решить многие труднейшие задачи электростатики.

С 1849 г. начинаются работы Томсона по термодинамике. Томсон, опираясь на исследования Джоуля, указывает, как следует изменить принцип Карно для того, чтобы принцип согласовался с современными данными; эта знаменитая работа содержит первую формулировку второго начала термодинамики. В 1852 г. Томсон даёт другую формулировку его, именно учение о рассеянии энергии. Входе этих работ Томсон вводит абсолютную шкалу температур (шкала Кельвина, градус Кельвина). Томсон совместно с Джоулем производит известное исследование над охлаждением газов при расширении без совершения работы, которое послужило переходной ступенью от теории газов идеальных к теории реальных газов.

В пятидесятых годах Томсон заинтересовывается вопросом о трансатлантической телеграфии; побуждаемый неудачами первых пионеров-практиков, Томсон теоретически исследует вопрос о распространении электрических импульсов вдоль кабелей и приходит к заключениям величайшей практической важности, давшим возможность осуществить телеграфирование через океан. Попутно, Томсон выводит условия существования колебательного электрического разряда, вновь найденные позже Кирхгоффом и легшие в основание всего учения об электрических колебаниях.

В 1866 г. Томсон возведён в дворянское достоинство, в 1892 г. королева Виктория пожаловала ему пэрство с титулом " барон Кельвин".

Умер лорд Кельвин 17 декабря 1907 года.

Велики заслуги ирландца Томсона, ставшим лордом Кельвином.

Оцените…