ichael Faraday, der aus einer sehr armen Familie stammte, wurde einer der größten Wissenschaftler der Geschichte. Seine Leistung war in einer Zeit bemerkenswert, in der die Wissenschaft normalerweise Menschen vorbehalten war, die in wohlhabenden Familien geboren wurden. Die Einheit der elektrischen Kapazität wird ihm zu Ehren Farad genannt, mit dem Symbol F.
Bildung und frühes Leben
Michael Faraday wurde am 22. September 1791 in London, England, geboren. VEREINIGTES KÖNIGREICH. Er war das dritte Kind von James und Margaret Faraday. Sein Vater war ein Schmied, der unter schlechter Gesundheit litt. Vor der Heirat war seine Mutter eine Dienerin gewesen. Die Familie lebte in einem gewissen Grad an Armut.
Michael Faraday besuchte bis zu seinem 13. Lebensjahr eine örtliche Schule, wo er eine Grundausbildung erhielt. Um Geld für die Familie zu verdienen, begann er als Bote für einen Buchladen zu arbeiten. Er arbeitete hart und beeindruckte seinen Arbeitgeber. Nach einem Jahr wurde er zum Buchbinderlehrling befördert.
Buchbinderei und Entdeckung der Wissenschaft
Michael Faraday wollte unbedingt mehr darüber erfahren die Welt – er beschränkte sich nicht darauf, die Bücher des Ladens zu binden. Nachdem er jeden Tag hart gearbeitet hatte, verbrachte er seine Freizeit damit, die Bücher zu lesen, die er gebunden hatte.
Allmählich stellte er fest, dass er immer mehr über Wissenschaft las. Insbesondere zwei Bücher faszinierten ihn:
- Die Encyclopedia Britannica – seine Quelle für elektrisches Wissen und vieles mehr
- Gespräche über Chemie – 600 Seiten Chemie für normale Menschen, geschrieben von Jane Marcet
Er war so fasziniert, dass er anfing, einen Teil seines mageren Gehalts für Chemikalien und Geräte auszugeben, um die Wahrheit dessen zu bestätigen, was er las.
Als er mehr erfuhr Über die Wissenschaft hörte er, dass der bekannte Wissenschaftler John Tatum eine Reihe öffentlicher Vorträge über Naturphilosophie (Physik) halten würde. Für die Teilnahme an den Vorträgen wäre die Gebühr ein Schilling – zu viel für Michael Faraday. Sein älterer Bruder, ein Schmied, beeindruckt von der wachsenden Hingabe seines Bruders an die Wissenschaft, gab ihm den Schilling, den er brauchte.
Es ist erwähnenswert, dass die Parallelen im Leben von Michael Faraday und Joseph Henry ziemlich auffällig sind. Beide wurden in Armut geboren; hatte Väter, die wegen Krankheit oft nicht arbeiten konnten; wurde Lehrlinge; wurden durch das Lesen bestimmter Bücher dazu inspiriert, Wissenschaftler zu werden; waren fromm; wurde Laborassistent; Ihre größten Beiträge wurden im gleichen wissenschaftlichen Zeitalter auf dem Gebiet der Elektrowissenschaft geleistet. und beide haben eine SI-Einheit zu ihren Ehren benannt.
Einführung in Humphry Davy und mehr Wissenschaft
Faradays Ausbildung machte einen weiteren Schritt nach oben, als William Dance, ein Kunde der Buchhandlung, fragte, ob Er hätte gerne Eintrittskarten für Sir Humphry Davys Vorträge an der Royal Institution.
Sir Humphry Davy war einer der berühmtesten Wissenschaftler der Welt. Faraday ergriff die Chance und besuchte vier Vorträge über eines der neuesten Probleme in der Chemie – die Definition von Säure. Er beobachtete, wie Davy bei den Vorträgen Experimente durchführte.
Dies war die Welt, in der er leben wollte, sagte er sich. Er machte sich Notizen und machte dann so viele Ergänzungen zu den Notizen, dass er ein 300-seitiges handgeschriebenes Buch produzierte, das er band und als Tribut an Davy sandte.
Eine Zeichnung von James Gillray aus dem Jahr 1802 eines weiteren spannenden wissenschaftlichen Vortrags an der Royal Institution! Humphry Davy ist der dunkelhaarige Mann, der den Gassack in der Hand hält.
Zu diesem Zeitpunkt hatte Faraday im hinteren Teil der Buchhandlung anspruchsvollere Experimente begonnen und eine elektrische Batterie aus Kupfermünzen und Zinkscheiben gebaut durch feuchtes, salziges Papier getrennt. Mit seiner Batterie zersetzte er Chemikalien wie Magnesiumsulfat. Dies war die Art von Chemie, die Humphry Davy entwickelt hatte.
Im Oktober 1812 endete Faradays Lehre und er begann seine Arbeit als Buchbinder bei einem neuen Arbeitgeber, den er als unangenehm empfand.
Andere ‚Unglück hilft Faraday
Und dann gab es einen glücklichen (für Faraday) Unfall. Sir Humphry Davy wurde bei einer Explosion verletzt, als ein Experiment fehlschlug: Dies beeinträchtigte vorübergehend seine Schreibfähigkeit. Faraday schaffte es für ein paar Tage, Arbeit für Davy zu machen, der von dem Buch beeindruckt war, das Faraday ihm geschickt hatte. Ein Buchbinder zu sein hatte doch einige Vorteile!
Als seine kurze Zeit als Davys Notiznehmer endete, schickte Faraday eine Nachricht an Davy und fragte, ob er als sein Assistent angestellt sein könnte. Kurz darauf wurde einer von Davys Laborassistenten wegen Fehlverhaltens entlassen, und Davy schickte eine Nachricht an Faraday und fragte ihn, ob er den Job eines chemischen Assistenten möchte.
Möchte er den Job? Arbeiten Sie in der Royal Institution mit einem der berühmtesten Wissenschaftler der Welt? Es konnte nur eine Antwort geben!
Faradays Lebenszeit im Kontext
Faradays Lebenszeit und die Lebensdauer verwandter Wissenschaftler und Mathematiker.
Michael Faradays Karriere an der Royal Institution
Faraday begann seine Arbeit an der Royal Institution of Great Britain im Alter von 21 Jahren am 1. März 1813.
Sein Gehalt war gut und er bekam ein Zimmer auf dem Dachboden der Royal Institution, in dem er leben konnte. Er war sehr zufrieden mit dem Verlauf der Dinge.
Er sollte 54 Jahre lang mit der Royal Institution in Verbindung gebracht werden und schließlich Professor für Chemie werden. Seine erste Aufgabe war es, als chemischer Assistent Geräte für Experimente und Vorträge vorzubereiten. Dies beinhaltete die Arbeit mit Stickstofftrichlorid, dem Sprengstoff, der Davy bereits verletzt hatte. Faraday selbst wurde kurzzeitig durch eine weitere Explosion von Stickstoffchlorid bewusstlos geschlagen, und dann wurde Davy erneut verletzt, um schließlich die Arbeit mit dieser bestimmten Substanz einzustellen.
Nach nur sieben Monaten in der Royal Institution nahm Davy Faraday ein als sein Sekretär auf einer Europatour, die 18 Monate dauerte.
Faraday traf viele der größten Wissenschaftler Europas, darunter Alessandro Volta (siehe Abbildung oben).
Während dieser Zeit traf Faraday große Wissenschaftler wie André-Marie Ampère in Paris und Alessandro Volta in Mailand. In gewisser Weise wirkte die Tour wie eine Universitätsausbildung, und Faraday lernte viel daraus.
Er war jedoch für einen Großteil der Tour unglücklich, da er zusätzlich zu seiner wissenschaftlichen und Sekretariatsarbeit ein persönlicher Diener von Davy und Davys Frau sein musste, was ihm nicht gefiel. Davys Frau weigerte sich, Faraday als gleichwertig zu behandeln, weil er aus einer Familie der unteren Klasse stammte.
Zurück in London sah es jedoch wieder besser aus. Die Royal Institution erneuerte Faradays Vertrag und erhöhte sein Gehalt. Davy begann ihn sogar in wissenschaftlichen Arbeiten anzuerkennen:
„Dank an Herrn Michael Faraday für viel Unterstützung.“
Im Jahr 1816 hielt Faraday im Alter von 24 Jahren seinen ersten Vortrag über die Eigenschaften von Materie vor der City Philosophical Society. Und er veröffentlichte seine erste wissenschaftliche Arbeit, in der er seine Analyse von Kalzium diskutierte Hydroxid im Quarterly Journal of Science.
1821 wurde er im Alter von 29 Jahren zum Superintendent des Hauses und Labors der Royal Institution befördert. Er heiratete auch Sarah Barnard. Er und seine Braut lebten in Zimmern in der Royal Institution für die meisten der nächsten 46 Jahre: Sie lebten nicht mehr in Dachzimmern, sondern in einer komfortablen Suite, in der Humphry Davy selbst einmal gelebt hatte.
1824, im Alter von 32 Jahren, wurde er in die Royal gewählt Royal Society. Dies war die Anerkennung, dass er selbst ein bemerkenswerter Wissenschaftler geworden war.
1825, im Alter von 33 Jahren, wurde er Direktor des Labors der Royal Institution.
18 33, 41 Jahre alt, wurde er Fullerian Professor für Chemie an der Royal Institution of Great Britain. Er hatte diese Position für den Rest seines Lebens inne.
1848, im Alter von 54 Jahren, und 1858 wurde ihm erneut die Präsidentschaft der Royal Society angeboten, die er jedoch ablehnte.
Michael Faradays wissenschaftliche Errungenschaften und Entdeckungen
Es wäre einfach, ein Buch mit Details aller Entdeckungen Faradays zu füllen – sowohl in der Chemie als auch in der Physik. Es ist kein Zufall, dass Albert Einstein in seinem Büro Fotos von drei Wissenschaftlern aufbewahrte: Isaac Newton, James Clerk Maxwell und Michael Faraday.
Komischerweise mochte Faraday das Wort nicht und bezeichnete sich immer als Philosophen, obwohl zu Faradays Lebzeiten die Menschen begonnen hatten, das Wort Physiker zu verwenden.
Er war ein Mann, der sich der Entdeckung widmete Experimentieren, und er war berühmt dafür, niemals Ideen aufzugeben, die aus seiner wissenschaftlichen Intuition stammten.
Wenn er eine Idee für gut hielt, experimentierte er so lange mit mehreren Fehlern, bis er das bekam, was er erwartet hatte. oder bis er schließlich entschied, dass Mutter Natur gezeigt hatte, dass seine Intuition falsch war – aber in Faradays Fall war dies selten.
Hier sind einige seiner bemerkenswertesten Entdeckungen:
1821: Entdeckung der elektromagnetischen Rotation
Dies ist ein Blick darauf, was sich schließlich zum Elektromotor entwickeln würde, basierend auf Hans Christian Oersteds Entdeckung, dass ein Draht, der elektrischen Strom führt, magnetische Eigenschaften hat.
Faradays elektromagnetische Rotationsvorrichtung. Strom fließt durch die Drähte. Die Flüssigkeit in den Bechern ist Quecksilber, ein guter Stromleiter. In der Tasse rechts dreht sich der Metalldraht kontinuierlich um den Zentralmagneten, solange elektrischer Strom durch den Stromkreis fließt.
1823: Gasverflüssigung und -kühlung
1802 hatte John Dalton seine Überzeugung zum Ausdruck gebracht, dass alle Gase durch die Verwendung niedriger Temperaturen und / oder hoher Drücke verflüssigt werden könnten.Faraday lieferte harte Beweise für Daltons Überzeugung, als er mit hohem Druck die ersten flüssigen Proben von Chlor und Ammoniak herstellte.
Der Nachweis, dass Ammoniak unter Druck verflüssigt und dann zur Abkühlung verdampft werden konnte, führte zu einer kommerziellen Kühlung.
Die Ammoniakverflüssigung war von weiterem Interesse, da Faraday dies beobachtete, als er ließ das Ammoniak wieder verdampfen, es verursachte Abkühlung.
Das Prinzip der Abkühlung durch künstliche Verdampfung wurde 1756 von William Cullen in Edinburgh öffentlich demonstriert. Cullen hatte eine Pumpe verwendet, um den Druck über einem Ätherkolben zu verringern, wodurch der Äther schnell verdampfte. Die Verdunstung verursachte eine Abkühlung und Eis bildete sich an der Außenseite des Kolbens, als Feuchtigkeit aus der Luft mit ihm in Kontakt kam.
Die Bedeutung von Faradays Entdeckung war, dass er gezeigt hatte, dass mechanische Pumpen ein Gas bei Raumtemperatur in eine Flüssigkeit umwandeln können. Die Flüssigkeit könnte dann verdampft werden, ihre Umgebung abkühlen und das resultierende Gas könnte gesammelt und von einer Pumpe wieder zu einer Flüssigkeit komprimiert werden, dann könnte der gesamte Zyklus wiederholt werden. Dies ist die Grundlage für die Funktionsweise moderner Kühl- und Gefriergeräte.
1862 demonstrierte Ferdinand Carré auf der Universal London Exhibition die weltweit erste kommerzielle Eismaschine. Die Maschine verwendete Ammoniak als Kühlmittel und produzierte Eis mit einer Geschwindigkeit von 200 kg pro Stunde.
1825: Entdeckung von Benzol
Historisch gesehen ist Benzol eine der wichtigsten Substanzen in der Chemie beides im praktischen Sinne – dh Herstellung neuer Materialien; und im theoretischen Sinne – d. h. Verständnis der chemischen Bindung. Michael Faraday entdeckte Benzol in den öligen Rückständen, die bei der Erzeugung von Gas für die Beleuchtung in London zurückgeblieben sind.
A. Modell eines Benzolmoleküls.
1831: Entdeckung der elektromagnetischen Induktion
Dies war eine enorm wichtige Entdeckung für die Zukunft von Wissenschaft und Technologie. Faraday entdeckte, dass ein sich änderndes Magnetfeld den Stromfluss in einem Stromkreis bewirkt.
Durch Bewegen des Magneten fließt ein Strom. Sie benötigen ein empfindliches Amperemeter, um den winzigen Strom zu beobachten, der durch einen kleinen Magneten verursacht wird. Je stärker der Magnet ist, desto größer ist der Strom. Das Drücken eines Stabmagneten in eine Drahtspule kann einen größeren Strom erzeugen.
Wenn Sie beispielsweise einen Hufeisenmagneten über einen Draht bewegen, wird ein elektrischer Strom erzeugt, da die Bewegung des Magneten ein variierendes Magnetfeld verursacht.
Bisher konnten Menschen nur mit einer Batterie elektrischen Strom erzeugen. Jetzt hatte Faraday gezeigt, dass Bewegung in Elektrizität umgewandelt werden kann – oder in wissenschaftlicher Sprache könnte kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt werden.
Der größte Teil der heutigen Energie in unseren Häusern wird nach diesem Prinzip erzeugt. Rotation (kinetische Energie) wird durch elektromagnetische Induktion in Elektrizität umgewandelt. Die Rotation kann durch Hochdruckdampf aus Kohle-, Gas- oder Kernenergieturbinen erzeugt werden. oder durch Wasserkraftwerke; oder zum Beispiel durch Windkraftanlagen.
1834: Faradays Gesetze der Elektrolyse
Faraday war einer der Hauptakteure bei der Gründung der neuen Wissenschaft der Elektrochemie, die Ereignisse an studiert die Grenzflächen von Elektroden mit ionischen Substanzen. Elektrochemie ist die Wissenschaft, die Li-Ionen-Batterien und Metallhydrid-Batterien hergestellt hat, die moderne Mobiltechnologie antreiben können. Die Faradayschen Gesetze sind für unser Verständnis von Batterien und Elektrodenreaktionen von entscheidender Bedeutung.
1836: Erfindung des Faradayschen Käfigs
Faraday entdeckte, dass beim Laden eines elektrischen Leiters die gesamte zusätzliche Ladung aufliegt die Außenseite des Leiters. Dies bedeutet, dass der Aufpreis nicht im Inneren eines Raums oder Käfigs aus Metall anfällt.
Das Bild oben auf dieser Seite zeigt einen Mann in einem Faraday-Anzug mit Metallfutter, der ihn vor der Elektrizität außerhalb seines Anzugs schützt.
Zusätzlich zum Schutz von Personen können empfindliche elektrische oder elektrochemische Experimente in einem Faradayschen Käfig durchgeführt werden, um Störungen durch externe elektrische Aktivitäten zu verhindern.
Faradaysche Käfige können auch Totzonen für die Mobilkommunikation schaffen.
Hier fungiert die Metallkarosserie eines Autos als Faradayscher Käfig und schützt die Insassen vor elektrischer Entladung .
1845: Entdeckung des Faraday-Effekts – ein magnetooptischer Effekt
Dies war ein weiteres wichtiges Experiment in der Geschichte der Wissenschaft, das als erstes Elektromagnetismus und Licht miteinander verband – eine Verbindung, die schließlich 1864 durch die Gleichungen von James Clerk Maxwell vollständig beschrieben wurde und feststellte, dass Licht eine elektromagnetische Welle ist.
Faraday entdeckte, dass ein Magnetfeld bewirkt, dass sich die Ebene der Lichtpolarisation dreht.
… wenn sich die entgegengesetzten Magnetpole auf derselben Seite befanden, wurde ein Effekt auf den polarisierten Strahl erzeugt, und somit wurden Magnetkraft und Licht nachgewiesen Beziehung zueinander haben …
Faraday ist und bleibt der Vater dieser erweiterten Wissenschaft des Elektromagnetismus.
1845: Entdeckung des Diamagnetismus als Eigenschaft aller Materie
Die meisten Menschen kennen den Ferromagnetismus – den Typ, den normale Magnete zeigen.
Der Frosch ist leicht diamagnetisch. Der Diamagnetismus wirkt einem Magnetfeld entgegen – in diesem Fall einem sehr starken Magnetfeld – und der Frosch schwebt aufgrund magnetischer Abstoßung. Bild von Lijnis Nelemans, Hochfeldmagnetlabor, Radboud University Nijmegen.
Faraday entdeckte, dass alle Substanzen diamagnetisch sind – die meisten sind schwach, einige stark.
Diamagnetismus widerspricht der Richtung eines angewendeten Magnetfeld.
Wenn Sie beispielsweise den Nordpol eines Magneten in der Nähe einer stark diamagnetischen Substanz halten, wird diese Substanz vom Magneten weggedrückt.
Diamagnetismus in Materialien, hervorgerufen durch sehr starke moderne Magnete können zur Erzeugung von Levitation verwendet werden. Sogar Lebewesen wie Frösche sind diamagnetisch – und können in einem starken Magnetfeld schweben.
Das Ende
Michael Faraday starb am 25. August 1867 im Alter von 75 Jahren in London. Er wurde von seiner Frau Sarah überlebt. Sie hatten keine Kinder. Er war sein ganzes Leben lang ein frommer Christ gewesen und gehörte einem kleinen Zweig der Religion an, der Sandemanianer genannt wurde.
Während seines Lebens wurde ihm eine Beerdigung in der Westminster Abbey zusammen mit den britischen Königen und Königinnen sowie Wissenschaftlern von der Statur von Isaac Newton angeboten. Er lehnte dies zugunsten einer bescheideneren Ruhestätte ab. Sein Grab, in dem auch Sarah begraben liegt, ist noch heute auf dem Londoner Highgate Cemetery zu sehen.
Die Natur ist unsere netteste Freundin und beste Kritikerin in der experimentellen Wissenschaft, wenn wir nur zulassen, dass ihre Andeutungen unvoreingenommen in unseren Köpfen bleiben.
Je mehr wir die Arbeit von Faraday studieren Je mehr die Perspektive der Zeit, desto mehr beeindruckt uns sein unübertroffenes Genie als Experimentator und Naturphilosoph. Wenn wir das Ausmaß und den Umfang seiner Entdeckungen und ihren Einfluss auf den Fortschritt von Wissenschaft und Industrie betrachten, gibt es keine Ehre, die der Erinnerung an Michael Faraday – einen der größten wissenschaftlichen Entdecker aller Zeiten – zu groß ist.
… unter Hinweis auf die beiden Titel von Faradays Basic Arbeit: „Magnetisierung des Lichts“, „Beleuchtung von Kraftlinien“.
Sie scheinen uns fast Prophezeiungen zu sein, denn wir haben jetzt gesehen, dass Licht tatsächlich magnetisiert werden kann, und… in der Natur selbst, im Nordlicht, ein Beispiel für die Beleuchtung der magnetischen Kraftlinien der Erde durch die Elektronen entkommen der Sonne.
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"Michael Faraday." Famous Scientists. famousscientists.org. 24 Nov. 2014. Web. <www.famousscientists.org/michael-faraday/>.
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Weiterführende Literatur
Alfred Marshall Mayer
Henry und Faraday
Popular Science Monthly, Band 18, November 1880
