Michael Faraday, che proveniva da una famiglia molto povera, è diventato uno dei più grandi scienziati della storia. Il suo risultato è stato notevole in un’epoca in cui la scienza era di solito appannaggio delle persone nate in famiglie benestanti. L’unità di capacità elettrica è chiamata farad in suo onore, con il simbolo F.
Education and Early Life
Michael Faraday è nato il 22 settembre 1791 a Londra, Inghilterra, UK. Era il terzo figlio di James e Margaret Faraday. Suo padre era un fabbro che soffriva di cattive condizioni di salute. Prima del matrimonio, sua madre era stata una serva. La famiglia viveva in un grado di povertà.
Michael Faraday ha frequentato una scuola locale fino all’età di 13 anni, dove ha ricevuto un’istruzione di base. Per guadagnare soldi per la famiglia ha iniziato a lavorare come fattorino per una libreria. Ha lavorato sodo e ha impressionato il suo datore di lavoro. Dopo un anno, è stato promosso a diventare apprendista rilegatore di libri.
Rilegatura e scoperta della scienza
Michael Faraday desiderava saperne di più il mondo – non si è limitato a rilegare i libri del negozio. Dopo aver lavorato duramente ogni giorno, trascorreva il suo tempo libero leggendo i libri che aveva rilegato.
A poco a poco, scoprì di leggere sempre di più sulla scienza. Due libri in particolare lo hanno affascinato:
- The Encyclopedia Britannica – la sua fonte di conoscenza elettrica e molto altro
- Conversations on Chemistry – 600 pagine di chimica per persone comuni scritte da Jane Marcet
Rimase così affascinato che iniziò a spendere parte della sua misera paga in prodotti chimici e apparecchi per confermare la verità di ciò che stava leggendo.
Man mano che apprendeva di più sulla scienza, ha sentito che il noto scienziato John Tatum stava per tenere una serie di conferenze pubbliche sulla filosofia naturale (fisica). Per partecipare alle lezioni il compenso sarebbe stato uno scellino, troppo per Michael Faraday. Suo fratello maggiore, un fabbro, colpito dalla crescente devozione di suo fratello per la scienza, gli diede lo scellino di cui aveva bisogno.
Vale la pena dire che i paralleli nelle vite di Michael Faraday e Joseph Henry sono piuttosto sorprendenti. Entrambi sono nati in povertà; aveva padri che spesso non potevano lavorare a causa di problemi di salute; diventarono apprendisti; sono stati ispirati a diventare scienziati leggendo libri particolari; erano devotamente religiosi; sono diventati assistenti di laboratorio; i loro maggiori contributi furono dati nella stessa era scientifica nel campo della scienza elettrica; ed entrambi hanno un’unità SI chiamata in loro onore.
Introduzione a Humphry Davy e More Science
L’istruzione di Faraday ha fatto un altro passo in avanti quando William Dance, un cliente della libreria, ha chiesto se vorrebbe i biglietti per ascoltare Sir Humphry Davy che tiene una conferenza alla Royal Institution.
Sir Humphry Davy era uno degli scienziati più famosi al mondo. Faraday ha colto al volo l’occasione e ha partecipato a quattro lezioni su uno dei problemi più recenti della chimica: la definizione dell’acidità. Ha visto Davy eseguire esperimenti durante le lezioni.
Questo era il mondo in cui voleva vivere, si disse. Ha preso appunti e poi ha aggiunto così tante aggiunte agli appunti che ha prodotto un libro manoscritto di 300 pagine, che ha rilegato e inviato a Davy come tributo.
Un disegno del 1802 di James Gillray di un’altra entusiasmante lezione di scienze alla Royal Institution! Humphry Davy è l’uomo dai capelli scuri che regge la borsa del gas.
In quel momento Faraday aveva iniziato esperimenti più sofisticati sul retro della libreria, costruendo una batteria elettrica usando monete di rame e dischi di zinco separati da carta umida e salata. Ha usato la sua batteria per decomporre sostanze chimiche come il solfato di magnesio. Questo era il tipo di chimica che Humphry Davy aveva sperimentato per la prima volta.
Nell’ottobre 1812 l’apprendistato di Faraday terminò e iniziò a lavorare come rilegatore di libri con un nuovo datore di lavoro, che trovava sgradevole.
‘Le disgrazie aiutano Faraday
E poi c’è stato un fortunato (per Faraday) incidente. Sir Humphry Davy è rimasto ferito in un’esplosione quando un esperimento è andato storto: questo ha temporaneamente influenzato la sua capacità di scrivere. Faraday riuscì a trovare lavoro per alcuni giorni prendendo appunti per Davy, che era rimasto impressionato dal libro che Faraday gli aveva inviato. Dopo tutto, c’erano dei vantaggi nell’essere un rilegatore!
Quando il suo breve periodo come prenditore di appunti di Davy finì, Faraday inviò un messaggio a Davy, chiedendogli se poteva essere impiegato come suo assistente. Subito dopo, uno degli assistenti di laboratorio di Davy è stato licenziato per cattiva condotta e Davy ha inviato un messaggio a Faraday chiedendogli se gli sarebbe piaciuto il lavoro di assistente chimico.
Gli piacerebbe il lavoro? Lavorare nella Royal Institution, con uno degli scienziati più famosi al mondo? Potrebbe esserci solo una risposta!
La vita di Faraday nel contesto
La vita di Faraday e la vita di scienziati correlati e matematici.
La carriera di Michael Faraday presso la Royal Institution
Faraday iniziò a lavorare presso la Royal Institution of Great Britain all’età di 21 anni il 1 ° marzo 1813.
Il suo stipendio era buono e gli fu assegnata una stanza nella soffitta della Royal Institution in cui vivere. Era molto contento di come erano andate le cose.
Era destinato a essere associato alla Royal Institution per 54 anni, finendo come professore di chimica. Il suo primo lavoro è stato come assistente chimico, preparando apparecchi per esperimenti e conferenze. Ciò ha comportato il lavoro con il tricloruro di azoto, l’esplosivo che aveva già ferito Davy. Lo stesso Faraday fu brevemente svenuto da un’altra esplosione di cloruro di azoto, e poi Davy si ferì di nuovo, ponendo finalmente fine al lavoro con quella particolare sostanza.
Dopo soli sette mesi alla Royal Institution, Davy prese Faraday come suo segretario in un tour dell’Europa durato 18 mesi.
Faraday ha incontrato molti dei più grandi scienziati europei, tra cui Alessandro Volta, nella foto sopra.
In questo periodo Faraday incontrò grandi scienziati come André-Marie Ampère a Parigi e Alessandro Volta a Milano. In un certo senso, il tour si è comportato come un’istruzione universitaria e Faraday ha imparato molto da esso.
Tuttavia, era infelice per gran parte del tour, perché oltre al suo lavoro scientifico e di segreteria, gli era stato richiesto di essere un servitore personale di Davy e della moglie di Davy, cosa che non gli piaceva. La moglie di Davy si rifiutò di trattare Faraday da pari a pari, perché proveniva da una famiglia di ceto inferiore.
Tornando a Londra, però, le cose ricominciarono ad andare meglio. La Royal Institution ha rinnovato il contratto di Faraday e ha aumentato il suo stipendio. Davy iniziò persino a riconoscerlo in articoli accademici:
“In debito con il Sig. Michael Faraday per la grande assistenza.”
Nel 1816, all’età di 24 anni, Faraday tenne la sua prima conferenza sulle proprietà della materia alla City Philosophical Society. E pubblicò il suo primo articolo accademico, discutendo la sua analisi del calcio idrossido, nel Quarterly Journal of Science.
Nel 1821, all’età di 29 anni, fu promosso sovrintendente della casa e del laboratorio della Royal Institution. Sposò anche Sarah Barnard. Lui e la sua sposa vivevano in stanze nella Royal Institution per la maggior parte dei successivi 46 anni: non più in mansarda, vivevano in una confortevole suite in cui aveva vissuto lo stesso Humphry Davy.
Nel 1824, all’età di 32 anni, fu eletto Royal Society. Questo era il riconoscimento che era diventato un importante scienziato a pieno titolo.
Nel 1825, all’età di 33 anni, divenne direttore del Royal Institution’s Laboratory.
Nel 18 33 anni, 41 anni, divenne professore fulleriano di chimica presso la Royal Institution of Great Britain. Mantenne questa posizione per il resto della sua vita.
Nel 1848, all’età di 54 anni, e di nuovo nel 1858 gli fu offerta la presidenza della Royal Society, ma rifiutò.
Risultati scientifici e scoperte di Michael Faraday
Sarebbe facile riempire un libro con i dettagli di tutte le scoperte di Faraday, sia in chimica che in fisica. Non è un caso che Albert Einstein conservasse le foto di tre scienziati nel suo ufficio: Isaac Newton, James Clerk Maxwell e Michael Faraday.
Stranamente, anche se durante la vita di Faraday le persone avevano iniziato a usare la parola fisico, a Faraday non piaceva la parola e si descriveva sempre come un filosofo.
Era un uomo dedito alla scoperta attraverso sperimentazione, ed era famoso per non rinunciare mai alle idee nate dalla sua intuizione scientifica.
Se pensava che un’idea fosse buona, avrebbe continuato a sperimentare attraverso molteplici fallimenti fino a ottenere ciò che si aspettava; o fino a quando non ha deciso che Madre Natura aveva dimostrato che la sua intuizione era sbagliata, ma nel caso di Faraday, questo era raro.
Ecco alcune delle sue scoperte più importanti:
1821: Scoperta della rotazione elettromagnetica
Questo è un assaggio di ciò che alla fine si svilupperebbe nel motore elettrico, basato sulla scoperta di Hans Christian Oersted che un filo che trasporta corrente elettrica ha proprietà magnetiche.
Apparecchio di rotazione elettromagnetica di Faraday. L’elettricità scorre attraverso i fili. Il liquido nelle tazze è mercurio, un buon conduttore di elettricità. Nella tazza a destra, il filo metallico ruota continuamente attorno al magnete centrale finché la corrente elettrica scorre attraverso il circuito.
1823: Liquefazione e refrigerazione del gas
Nel 1802 John Dalton aveva dichiarato la sua convinzione che tutti i gas potessero essere liquefatti mediante l’uso di basse temperature e / o alte pressioni.Faraday ha fornito prove concrete della convinzione di Dalton quando ha utilizzato le alte pressioni per produrre i primi campioni liquidi di cloro e ammoniaca.
La dimostrazione che l’ammoniaca poteva essere liquefatta sotto pressione, quindi evaporata per provocare il raffreddamento, ha portato alla refrigerazione commerciale.
La liquefazione dell’ammoniaca era di ulteriore interesse, perché Faraday osservò che ha permesso all’ammoniaca di evaporare di nuovo, ha causato il raffreddamento.
Il principio del raffreddamento mediante evaporazione artificiale era stato dimostrato pubblicamente da William Cullen a Edimburgo nel 1756. Cullen aveva usato una pompa per ridurre la pressione sopra un pallone di etere, facendo evaporare rapidamente l’etere. L’evaporazione ha causato il raffreddamento e il ghiaccio si è formato all’esterno del pallone quando l’umidità dell’aria è entrata in contatto con esso.
L’importanza della scoperta di Faraday era che aveva dimostrato che le pompe meccaniche potevano trasformare un gas a temperatura ambiente in un liquido. Il liquido potrebbe quindi essere evaporato, raffreddando l’ambiente circostante e il gas risultante potrebbe essere raccolto e compresso da una pompa in un liquido nuovamente, quindi l’intero ciclo potrebbe essere ripetuto. Questa è la base del funzionamento dei moderni frigoriferi e congelatori.
Nel 1862 Ferdinand Carré dimostrò la prima macchina per la produzione di ghiaccio commerciale al mondo all’Esposizione Universale di Londra. La macchina utilizzava l’ammoniaca come refrigerante e produceva ghiaccio alla velocità di 200 kg l’ora.
1825: Discovery of Benzene
Storicamente, il benzene è una delle sostanze più importanti in chimica , sia in senso pratico, ovvero creare nuovi materiali; e in senso teorico, ovvero comprensione del legame chimico. Michael Faraday ha scoperto il benzene nel residuo oleoso lasciato dalla produzione di gas per l’illuminazione a Londra.
A modello di una molecola di benzene.
1831: Scoperta dell’induzione elettromagnetica
Questa è stata una scoperta enormemente importante per il futuro della scienza e della tecnologia. Faraday ha scoperto che un campo magnetico variabile fa fluire l’elettricità in un circuito elettrico.
Lo spostamento del magnete fa fluire una corrente. Hai bisogno di un amperometro sensibile per osservare la piccola corrente causata da un piccolo magnete. Più forte è il magnete, maggiore è la corrente. Spingere una barra magnetica in una bobina di filo può generare una corrente maggiore.
Ad esempio, spostare un magnete a ferro di cavallo su un filo produce una corrente elettrica, perché il movimento del magnete provoca un campo magnetico variabile.
In precedenza, le persone erano in grado di produrre corrente elettrica solo con una batteria. Ora Faraday aveva dimostrato che il movimento potrebbe essere trasformato in elettricità o, in un linguaggio più scientifico, l’energia cinetica potrebbe essere convertita in energia elettrica.
La maggior parte dell’energia nelle nostre case oggi viene prodotta utilizzando questo principio. La rotazione (energia cinetica) viene convertita in elettricità utilizzando l’induzione elettromagnetica. La rotazione può essere prodotta da vapore ad alta pressione da turbine a carbone, gas o energia nucleare; o da impianti idroelettrici; o da turbine eoliche, per esempio.
1834: Le leggi dell’elettrolisi di Faraday
Faraday è stato uno dei principali attori nella fondazione della nuova scienza dell’elettrochimica, che studia gli eventi a le interfacce degli elettrodi con le sostanze ioniche. L’elettrochimica è la scienza che ha prodotto le batterie agli ioni di litio e le batterie all’idruro metallico in grado di alimentare la moderna tecnologia mobile. Le leggi di Faraday sono vitali per la nostra comprensione delle batterie e delle reazioni degli elettrodi.
1836: Invenzione della gabbia di Faraday
Faraday scoprì che quando un conduttore elettrico si carica, tutta la carica extra rimane su l’esterno del conduttore. Ciò significa che il costo aggiuntivo non appare all’interno di una stanza o gabbia in metallo.
L’immagine nella parte superiore di questa pagina mostra un uomo che indossa una tuta Faraday, che ha una fodera metallica, che lo tiene al sicuro dall’elettricità fuori dalla sua tuta.
Oltre a offrire protezione per le persone, all’interno di una gabbia di Faraday possono essere collocati esperimenti elettrici o elettrochimici sensibili per prevenire interferenze da attività elettrica esterna.
Le gabbie di Faraday possono anche creare zone morte per le comunicazioni mobili.
Qui il corpo metallico di un’auto agisce come una gabbia di Faraday, proteggendo gli occupanti dalle scariche elettriche .
1845: Scoperta dell’effetto Faraday – un effetto magneto-ottico
Questo è stato un altro esperimento vitale nella storia della scienza, il primo a collegare l’elettromagnetismo e la luce – un collegamento finalmente descritto completamente dalle equazioni di James Clerk Maxwell nel 1864, che stabilirono che la luce è un’onda elettromagnetica.
Faraday scoprì che un campo magnetico fa ruotare il piano di polarizzazione della luce.
… quando i poli magnetici opposti erano sullo stesso lato, si produceva un effetto sul raggio polarizzato, e quindi la forza magnetica e la luce sono state dimostrate hanno relazione gli uni con gli altri …
Faraday è, e deve sempre rimanere, il padre di quella scienza allargata dell’elettromagnetismo.
1845: Scoperta del diamagnetismo come proprietà di tutta la materia
La maggior parte delle persone ha familiarità con il ferromagnetismo, il tipo mostrato dai normali magneti.
La rana è leggermente diamagnetica. Il diamagnetismo si oppone a un campo magnetico – in questo caso un campo magnetico molto forte – e la rana galleggia per repulsione magnetica. Immagine di Lijnis Nelemans, High Field Magnet Laboratory, Radboud University Nijmegen.
Faraday ha scoperto che tutte le sostanze sono diamagnetiche – la maggior parte lo è debolmente, alcune lo sono fortemente.
Il diamagnetismo si oppone alla direzione di un’applicazione applicata campo magnetico.
Ad esempio, se si tiene il polo nord di un magnete vicino a una sostanza fortemente diamagnetica, questa sostanza verrebbe spinta via dal magnete.
Diamagnetismo nei materiali, indotto da una forte magneti moderni, possono essere utilizzati per produrre levitazione. Anche gli esseri viventi, come le rane, sono diamagnetici e possono essere fatti levitare in un forte campo magnetico.
The End
Michael Faraday morì all’età di 75 anni il 25 agosto 1867 a Londra. È stato sopravvissuto da sua moglie Sarah. Non avevano figli. Era stato un devoto cristiano per tutta la vita, appartenente a un piccolo ramo della religione chiamato Sandemaniani.
Durante la sua vita, gli fu offerta la sepoltura nell’Abbazia di Westminster insieme ai re e alle regine britannici e agli scienziati della statura di Isaac Newton. Ha rifiutato, a favore di un luogo di riposo più modesto. La sua tomba, dove è sepolta anche Sarah, è ancora visibile nel cimitero di Highgate a Londra.
La natura è la nostra più gentile amica e il miglior critico nella scienza sperimentale se solo permettiamo alle sue indicazioni di cadere nella nostra mente imparziale.
Più studiamo il lavoro di Faraday con dalla prospettiva del tempo, più siamo impressionati dal suo ineguagliabile genio di sperimentatore e filosofo naturale. Quando consideriamo l’entità e la portata delle sue scoperte e la loro influenza sul progresso della scienza e dell’industria, non c’è nessun onore troppo grande da pagare alla memoria di Michael Faraday, uno dei più grandi scopritori scientifici di tutti i tempi.
… ricordando i due titoli di base di Faraday opera: “Magnetizzazione della luce”, “Illuminazione delle linee di forza”.
Ci sembrano quasi delle profezie, perché ora abbiamo visto che la luce può in effetti essere magnetizzata e … nella natura stessa, nell’aurora boreale, un esempio di illuminazione delle linee magnetiche di forza della Terra da parte di gli elettroni che scappano dal sole.
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"Michael Faraday." Famous Scientists. famousscientists.org. 24 Nov. 2014. Web. <www.famousscientists.org/michael-faraday/>.
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Ulteriori letture
Alfred Marshall Mayer
Henry e Faraday
Popular Science Monthly, Volume 18, novembre 1880
