Michael Faradaysta, joka tuli hyvin köyhästä perheestä, tuli yksi historian suurimmista tutkijoista. Hänen saavutuksensa oli merkittävä ajankohtana, jolloin tiede oli yleensä varakkaiden perheiden syntyneiden ihmisten suojelukohde. Sähkökapasitanssin yksikkö on nimetty faradiksi hänen kunniakseen, symbolilla F.
Koulutus ja varhainen elämä
Michael Faraday syntyi 22. syyskuuta 1791 Lontoossa, Englannissa, Iso-Britannia. Hän oli James ja Margaret Faradayn kolmas lapsi. Hänen isänsä oli seppä, joka kärsi huonosta terveydestä. Ennen avioliittoa hänen äitinsä oli ollut palvelija. Perhe asui jossain määrin köyhyydessä.
Michael Faraday osallistui paikalliseen kouluun 13-vuotiaaksi asti, jossa hän sai peruskoulutuksen. Ansaitakseen rahaa perheelle hän alkoi työskennellä kirjakaupan toimituspoikana. Hän työskenteli ahkerasti ja teki vaikutuksen työnantajaansa. Vuoden kuluttua hänet ylennettiin oppisopimuskouluttajaksi.
Kirjansidonta ja tieteen löytäminen
Michael Faraday halusi oppia lisää maailmassa – hän ei rajoittunut kaupan kirjojen sitomiseen. Työskennellessään kovasti joka päivä, hän vietti vapaa-aikaa lukemalla sidottuja kirjoja.
Vähitellen hän huomasi lukevansa yhä enemmän tieteestä. Erityisesti kaksi kirjaa kiehtoi hänet:
- Encyclopedia Britannica – hänen sähköisen tietolähteensä ja paljon muuta
- Keskustelut kemiasta – Jane on kirjoittanut 600 sivua kemiaa tavallisille ihmisille Marcet
Hän kiehtoi niin paljon, että alkoi kuluttaa osan niukasta palkkastaan kemikaaleille ja laitteille vahvistaakseen lukemansa totuuden.
Kun hän oppi lisää tieteestä hän kuuli, että tunnettu tiedemies John Tatum aikoi pitää sarjan julkisia luentoja luonnonfilosofiasta (fysiikka). Luentoihin osallistuminen maksaa yhden shillin – liikaa Michael Faradaylle. Hänen vanhempi sepänsä, joka oli vaikuttunut veljensä kasvavasta omistautumisesta tieteeseen, antoi hänelle tarvitsemansa shillin.
On syytä sanoa, että yhtäläisyydet Michael Faradayn ja Joseph Henryn elämässä ovat melko silmiinpistäviä. Molemmat ovat syntyneet köyhyydessä; heillä oli isiä, jotka eivät usein voineet työskennellä sairauden vuoksi; tuli oppisopimusopiskelijoita; innostui tulemaan tutkijoiksi lukemalla tiettyjä kirjoja; olivat uskollisesti uskonnollisia; hänestä tuli laboratorioavustajia; heidän suurimman panoksensa tehtiin samalla tieteen aikakaudella sähkötieteessä; ja molemmilla on kunniaksi nimetty SI-yksikkö.
Johdatus Humphry Davyyn ja lisää tiedettä
Faradayn koulutus otti uuden askeleen ylöspäin, kun kirjakaupan asiakas William Dance kysyi hän haluaa lippuja kuulemaan Sir Humphry Davyn luennoimaan kuninkaallisessa instituutiossa.
Sir Humphry Davy oli yksi kuuluisimmista tutkijoista maailmassa. Faraday hyppäsi tilaisuuteen ja osallistui neljään luentoon yhdestä uusimmista kemian ongelmista – happamuuden määrittämisestä. Hän katsoi Davyn suorittavan kokeita luennoilla.
Tässä maailmassa hän halusi elää, hän kertoi itselleen. Hän teki muistiinpanoja ja lisäsi niin paljon muistiinpanoja, että hän tuotti 300 sivun käsinkirjoitetun kirjan, jonka hän sitoi ja lähetti Davylle kunnianosoituksena.
James Gillrayn vuonna 1802 esittämä piirustus uudesta jännittävästä tiedeluennosta Royal Institutionissa! Humphry Davy on tummatukkainen mies, jolla on kaasupussi.
Tällä hetkellä Faraday oli aloittanut kehittyneempiä kokeita kirjakaupan takaosassa rakentamalla sähköakun kuparirahoilla ja sinkkilevyillä. erotettu kostealla, suolaisella paperilla. Hän käytti akkua hajottaakseen kemikaaleja, kuten magnesiumsulfaattia. Tämän tyyppinen kemia oli Humphry Davyn edelläkävijä.
Lokakuussa 1812 Faradayn oppisopimuskoulutus päättyi, ja hän aloitti kirjansidontana uuden työnantajan kanssa, jonka hän piti epämiellyttävänä.
Muut ’Onnettomuudet auttavat Faradayta
Ja sitten tapahtui onnekas (Faradaylle) onnettomuus. Sir Humphry Davy loukkaantui räjähdyksessä, kun kokeilu meni pieleen: tämä vaikutti väliaikaisesti hänen kykyyn kirjoittaa. Faraday onnistui saamaan töitä muutaman päivän tekemällä muistiinpanoja Davylle, joka oli vaikuttunut Faradayn lähettämästä kirjasta. Loppujen lopuksi kirjansidojana oli joitain etuja!
Kun hänen lyhyt aikansa Davyn muistiinpanojana päättyi, Faraday lähetti muistion Davylle ja kysyi, voisiko hän työskennellä hänen avustajanaan. Pian tämän jälkeen yksi Davyn laboratorion avustajista erotettiin väärinkäytöksistä, ja Davy lähetti Faradaylle viestin, jossa hän kysyi haluaisiko hän kemikaaliassistentin työpaikan.
Haluaisiko hän työpaikan? Työskenteletkö Royal Institutionissa yhden maailman tunnetuimpien tutkijoiden kanssa? Voi olla vain yksi vastaus!
Faradayn elinaika kontekstissa
Faradayn ja siihen liittyvien tutkijoiden elinaika ja matemaatikot.
Michael Faradayn ura kuninkaallisessa instituutiossa
Faraday aloitti työn Ison-Britannian kuninkaallisessa instituutiossa 21-vuotiaana 1. maaliskuuta 1813.
Hänen palkkansa oli hyvä, ja hänelle annettiin kuninkaallisen instituutin ullakolla huone asua. Hän oli hyvin tyytyväinen siihen, miten asiat olivat käyneet.
Hänet oli tarkoitus liittää kuninkaalliseen instituutioon 54 vuodeksi ja päätyi kemian professoriksi. Hänen ensimmäinen tehtävänsä oli kemianavustaja, joka valmisteli laitteita kokeita ja luentoja varten. Tähän sisältyi työtetrikloridin, räjähteen, joka oli jo loukkaantunut Davy, kanssa. Faraday itse kaatui hetkeksi tajuttomaksi uudella typpikloridiräjähdyksellä, ja sitten Davy loukkaantui jälleen ja lopetti lopettamisen kyseisen aineen kanssa.
Vain seitsemän kuukauden kuluttua kuninkaallisessa instituutiossa Davy vei Faradayn sihteerinä kiertueella Euroopassa, joka kesti 18 kuukautta.
Faraday tapasi monia Euroopan suurimpia tutkijoita, kuten yllä kuvatussa Alessandro Volta.
Tänä aikana Faraday tapasi suuria tutkijoita, kuten André-Marie Ampèren Pariisissa ja Alessandro Volta Milanossa. Joillakin tavoin kiertue toimi kuin yliopistokoulutus, ja Faraday oppi siitä paljon.
Hän oli kuitenkin onneton suuresta osasta kiertuetta, koska tieteellisen ja sihteerityönsä lisäksi hänen täytyi olla henkilökohtainen palvelija Davylle ja Davyn vaimolle, mistä hän ei nauttinut. Davyn vaimo kieltäytyi kohtelemasta Faradayta tasa-arvoisena, koska hän oli kotoisin alemman luokan perheestä.
Palattuaan Lontooseen asiat alkoivat kuitenkin näyttää paremmilta. Kuninkaallinen instituutio uudisti Faradayn sopimuksen ja korotti hänen palkkaansa. Davy alkoi tunnustaa hänet jopa akateemisissa julkaisuissa:
”Velkaa Michael Faradaylle paljon kyvykkäästä avusta.”
Vuonna 1816, 24-vuotiaana, Faraday piti kaikkien aikojen ensimmäisen luentonsa aineen ominaisuuksista City Philosophical Society -yhdistykselle. hydroksidi, julkaisussa Quarterly Journal of Science.
Vuonna 1821, 29-vuotiaana, hänet ylennettiin kuninkaallisen instituutin talon ja laboratorion superintendentiksi. Hän avioitui myös Sarah Barnardin kanssa. Hän ja hänen morsiamensa asuivat huoneissa kuninkaallisessa instituutiossa suurimman osan seuraavista 46 vuodesta: eivät enää ullakkohuoneissa, he asuivat mukavassa sviitissä, jossa Humphry Davy itse oli kerran asunut.
Vuonna 1824 hänet valittiin 32-vuotiaana. Kuninkaallinen seura. Tämä oli tunnustus siitä, että hänestä oli tullut itsenäinen merkittävä tiedemies.
Vuonna 1825, 33-vuotiaana, hänestä tuli Kuninkaallisen instituution laboratorion johtaja.
Vuonna 18 33, 41-vuotias, hänestä tuli Fullerianin kemian professori Ison-Britannian kuninkaallisessa instituutiossa. Hän toimi tässä tehtävässä loppuelämänsä ajan.
Vuonna 1848 54-vuotiaana ja uudelleen vuonna 1858 hänelle tarjottiin kuninkaallisen seuran puheenjohtajakautta, mutta hän hylkäsi sen.
Michael Faradayn tieteelliset saavutukset ja löydöt
Kirja olisi helppo täyttää yksityiskohdilla kaikista Faradayn löytöistä – sekä kemian että fysiikan aloilla. Ei ole sattumaa, että Albert Einstein piti toimistossaan kuvia kolmesta tutkijasta: Isaac Newtonista, James Clerk Maxwellista ja Michael Faradaysta.
Hämmästyttävän kyllä, vaikka Faradayn elinaikana ihmiset olivat alkaneet käyttää sanaa fyysikko, Faraday ei pitänyt sanasta ja kuvaili itseään aina filosofiksi.
Hän oli omistautunut keksimiseen kautta kokeiluja, ja hän oli kuuluisa siitä, että hän ei koskaan luopunut ajatuksista, jotka tulivat hänen tieteellisestä intuitiosta.
Jos hän ajatteli idean olevan hyvä, hän jatkaisi kokeilemista useiden epäonnistumisten kautta, kunnes saisi odotuksensa; tai kunnes hän lopulta päätti, että äiti Luonto oli osoittanut intuition olevan väärä – mutta Faradayn tapauksessa tämä oli harvinaista.
Tässä on joitain hänen merkittävimpiä löytöjään:
1821: Sähkömagneettisen pyörimisen löytäminen
Tämä on välähdys siitä, mikä lopulta kehittyy sähkömoottoriksi, joka perustuu Hans Christian Oerstedin havaintoon, että sähkövirtaa johtavalla langalla on magneettisia ominaisuuksia.
Faradayn sähkömagneettinen pyörimislaite. Sähkö kulkee johtojen läpi. Kupissa oleva neste on elohopea, hyvä sähkönjohdin. Oikeanpuoleisessa kupissa metallilanka pyörii jatkuvasti keskimagneetin ympäri niin kauan kuin virtaa virtaa piirin läpi.
1823: Kaasunesteytys ja jäähdytys
Vuonna 1802 John Dalton oli todennut uskovansa, että kaikki kaasut voivat nesteytyä käyttämällä matalia lämpötiloja ja / tai korkeita paineita.Faraday toimitti kovaa näyttöä Daltonin uskomuksesta, kun hän käytti korkeita paineita kaikkien ensimmäisten nestemäisten kloori- ja ammoniakkinäytteiden tuottamiseen.
Osoittautuminen ammoniakin nesteytykselle paineen alaisena, sitten haihduttaminen jäähdytyksen aikaansaamiseksi johti kaupalliseen jäähdytykseen.
Ammoniakin nesteyttäminen kiinnosti edelleen, koska Faraday havaitsi, että kun hän antoi ammoniakin haihtua uudelleen, se aiheutti jäähtymisen.
Jäähdytys keinotekoisella haihdutuksella oli julkisesti esittänyt William Cullenin Edinburghissa vuonna 1756. Cullen oli käyttänyt pumppua paineen alentamiseksi eetteripullon yläpuolella, jolloin eetteri haihtui nopeasti. Haihdutus aiheutti jäähtymisen ja jäätä muodostui pullon ulkopuolelle, kun ilman kosteus joutui kosketuksiin sen kanssa.
Faradayn löydön merkitys oli se, että hän oli osoittanut, että mekaaniset pumput voivat muuttaa huoneen lämpötilassa olevan kaasun nesteeksi. Neste voitaisiin sitten haihduttaa jäähdyttäen sen ympäristöä ja tuloksena oleva kaasu voitaisiin kerätä ja puristaa pumpulla uudelleen nesteeksi, sitten koko sykli voitaisiin toistaa. Tämä on perusta modernille jääkaapille ja pakastimelle.
Vuonna 1862 Ferdinand Carré esitteli maailman ensimmäisen kaupallisen jäänvalmistuskoneen Lontoon Universal-näyttelyssä. Kone käytti jäähdytysaineena ammoniakkia ja tuotti jäätä nopeudella 200 kg tunnissa.
1825: bentseenin löytäminen
Bentseeni on historiallisesti yksi kemian tärkeimmistä aineista , sekä käytännöllisessä mielessä – eli uusien materiaalien valmistaminen; ja teoreettisessa mielessä – ts. ymmärtämällä kemiallista sitoutumista. Michael Faraday löysi bentseenin öljyisestä jäännöksestä, joka jäi jäljelle Lontoon valaistuskaasun tuottamisesta.
A bentseenimolekyylimalli.
1831: Sähkömagneettisen induktion löytäminen
Tämä oli valtavan tärkeä löytö sekä tieteen että tekniikan tulevaisuuden kannalta. Faraday huomasi, että vaihteleva magneettikenttä saa sähkön virtaamaan virtapiirissä.
Magneetin siirtäminen aiheuttaa virran. Tarvitset herkän ampeerimittarin pienen magneetin aiheuttaman pienen virran havaitsemiseksi. Mitä vahvempi magneetti, sitä suurempi virta. Tankomagneetin työntäminen lankakelaan voi tuottaa suuremman virran.
Esimerkiksi hevosenkenkämagneetin siirtäminen langan yli tuottaa sähkövirtaa, koska magneetin liike aiheuttaa vaihtelevaa magneettikenttää.
Aiemmin ihmiset olivat pystyneet tuottamaan sähkövirtaa vain akulla. Nyt Faraday oli osoittanut, että liike voidaan muuttaa sähköksi – tai tieteellisemmällä kielellä kineettinen energia voitaisiin muuntaa sähköenergiaksi.
Suurin osa tämän päivän kodeissamme olevasta voimasta tuotetaan tällä periaatteella. Pyörintä (kineettinen energia) muunnetaan sähköksi käyttämällä sähkömagneettista induktiota. Pyörintä voidaan tuottaa korkeapainehöyryllä hiili-, kaasu- tai ydinenergian kääntöturbiineista; tai vesivoimalaitoksilla; tai esimerkiksi tuuliturbiinien avulla.
1834: Faradayn elektrolyysilait
Faraday oli yksi tärkeimmistä toimijoista uuden sähkökemian tieteen perustamisessa, joka tutkii tapahtumia elektrodien rajapinnat ionisten aineiden kanssa. Sähkökemia on tiede, joka on tuottanut litiumioniakkuja ja metallihydridiakkuja, jotka pystyvät käyttämään virtaa nykyaikaisella mobiilitekniikalla. Faradayn lait ovat elintärkeitä ymmärryksemme paristoista ja elektrodireaktioista.
1836: Faradayn häkin keksiminen
Faraday huomasi, että kun mikä tahansa sähköjohdin latautuu, kaikki ylimääräinen varaus istuu johtimen ulkopuolella. Tämä tarkoittaa, että lisämaksu ei ilmesty metallisen huoneen tai häkin sisäpuolelle.
Tämän sivun yläosassa olevassa kuvassa on mies, joka käyttää Faraday-pukua, jossa on metallinen vuori, joka pitää hänet turvassa puvun ulkopuolelta tulevalta sähköltä.
Sen lisäksi, että tarjoamme ihmisille suojaa, Faradayn häkin sisään voidaan sijoittaa herkkiä sähkö- tai sähkökemiallisia kokeita estämään ulkoisen sähköisen toiminnan aiheuttamat häiriöt.
Faraday-häkit voivat myös luoda kuolleita alueita matkaviestinnälle.
Tällöin auton metallirunko toimii Faraday-häkkinä ja suojaa matkustajia sähköpurkaukselta .
1845: Faraday-efektin löytäminen – magneto-optinen vaikutus
Tämä oli toinen tärkeä tutkimushistorian koe, joka linkitti ensimmäisenä sähkömagneettisuuden ja valon – linkki, jonka James Clerk Maxwellin yhtälöt kuvailivat täysin vuonna 1864, ja jossa todettiin, että valo on sähkömagneettinen aalto.
Faraday huomasi, että magneettikenttä saa valopolarisaatiotason pyörimään.
… kun päinvastaiset magneettinavat olivat samalla puolella, polarisoituneelle säteelle syntyi vaikutus, ja siten magneettisen voiman ja valon osoitettiin toimivan olla yhteydessä toisiinsa…
Faraday on, ja hänen on aina pysyttävä, isänsä sille laajennetulle sähkömagneettitieteelle.
1845: Diamagnetismin löytäminen kaiken aineen ominaisuutena
Useimmat ihmiset tuntevat ferromagneettisuuden – tyypin, jota tavalliset magneetit osoittavat.
Sammakko on hieman diamagneettinen. Diamagnetismi vastustaa magneettikenttää – tässä tapauksessa erittäin voimakasta magneettikenttää – ja sammakko kelluu magneettisen karkotuksen takia. Kuva: Lijnis Nelemans, High Field Magnet Laboratory, Radboud University Nijmegen.
Faraday huomasi, että kaikki aineet ovat diamagneettisia – useimmat ovat heikosti, jotkut voimakkaasti.
Diamagnetismi vastustaa sovelletun suunnan magneettikenttä.
Jos esimerkiksi pidät magneetin pohjoisnapaa lähellä voimakkaasti diamagneettista ainetta, magneetti työntää tämän aineen pois.
Materiaalien Diamagnetismi, jonka aiheuttaa erittäin voimakas nykyaikaisia magneetteja, voidaan käyttää levitaation tuottamiseen. Jopa elävät olennot, kuten sammakot, ovat diamagneettisia – ja ne voidaan levitoida voimakkaassa magneettikentässä.
Loppu
Michael Faraday kuoli 75-vuotiaana 25. elokuuta 1867 Lontoossa. Hänestä jäi vaimonsa Sarah. Heillä ei ollut lapsia. Hän oli ollut uskollinen kristitty koko elämänsä ja kuulunut pieneen uskonnonhaaraan nimeltä Sandemanians.
Elämänsä aikana hänelle tarjottiin hautajaisia Westminsterin luostariin yhdessä Ison-Britannian kuninkaiden, kuningattarien ja Isaac Newtonin tutkijoiden kanssa. Hän hylkäsi tämän vaatimalla vaatimattomampaa lepopaikkaa. Hänen hautansa, johon myös Sarah on haudattu, näkyy edelleen Lontoon Highgaten hautausmaalla.
Luonto on ystävällisin ystävä ja paras kokeellisen tieteen kriitikko, jos annamme hänen mielikuvansa vain puolueettomasti mieleemme.
Mitä enemmän tutkimme Faradayn työtä ajan perspektiivistä, sitä enemmän meihin vaikuttavat hänen vertaansa vailla oleva nero kokeilijana ja luonnonfilosofina. Kun tarkastelemme hänen löytöjensä laajuutta ja laajuutta sekä niiden vaikutusta tieteen ja teollisuuden kehitykseen, ei ole kunniaa olla liian suuri maksamaan Michael Faradayn – yhden kaikkien aikojen suurimpien tieteellisten löytäjien – muistolle.
… muistelemalla Faradayn perusasetuksen kahta otsikkoa teos: ”Valon magnetointi”, ”Voimalinjojen valaistus”.
Ne näyttävät meille olevan melkein profetioita, koska olemme nyt nähneet, että valo voi itse asiassa magnetoitua, ja… luonnossa pohjoisessa valossa esimerkki maapallon magneettisten voimajohtojen valaisemisesta elektronit pakenevat auringosta.
Tämän sivun kirjoittaja: The Doc
© Kaikki oikeudet pidätetään.
Lainaa tätä sivua
Käytä seuraavaa MLA-yhteensopivaa viittausta:
"Michael Faraday." Famous Scientists. famousscientists.org. 24 Nov. 2014. Web. <www.famousscientists.org/michael-faraday/>.
Julkaisija FamousScientists.org
Lisälukemista – Alfred Marshall Mayer, Henry ja Faraday
Popular Science Monthly, 18. osa, marraskuu 1880
