Michael Faraday, pochodzący z bardzo biednej rodziny, stał się jednym z największych naukowców w historii. Jego osiągnięcie było niezwykłe w czasach, gdy nauka była zwykle domeną ludzi urodzonych w zamożnych rodzinach. Na jego cześć jednostka pojemności elektrycznej nosi nazwę farad z symbolem F.
Edukacja i wczesne życie
Michael Faraday urodził się 22 września 1791 roku w Londynie w Anglii, UK. Był trzecim dzieckiem Jamesa i Margaret Faradayów. Jego ojciec był kowalem, który miał słabe zdrowie. Przed ślubem jego matka była służącą. Rodzina żyła w pewnym stopniu ubóstwa.
Michael Faraday uczęszczał do lokalnej szkoły do 13 roku życia, gdzie otrzymał podstawowe wykształcenie. Aby zarobić na rodzinę, zaczął pracować jako kurier w księgarni. Ciężko pracował i zaimponował swojemu pracodawcy. Po roku awansował na ucznia introligatora.
Introligatorstwo i odkrywanie nauki
Michael Faraday chciał dowiedzieć się więcej świat – nie poprzestał na oprawianiu książek sklepowych. Po ciężkiej pracy każdego dnia wolny czas spędzał na czytaniu oprawionych książek.
Stopniowo odkrył, że coraz więcej czyta o nauce. Szczególnie urzekły go dwie książki:
- The Encyclopedia Britannica – źródło wiedzy elektrycznej i nie tylko
- Conversations on Chemistry – 600 stron chemii dla zwykłych ludzi napisane przez Jane Marcet
Był tak zafascynowany, że zaczął wydawać część swojej skromnej pensji na chemikalia i aparaturę, aby potwierdzić prawdę o tym, co czytał.
Gdy dowiedział się więcej o nauce usłyszał, że znany naukowiec John Tatum wygłosi serię publicznych wykładów z filozofii przyrody (fizyki). Za udział w wykładach opłata wynosiłaby jednego szylinga – dla Michaela Faradaya za dużo. Jego starszy brat, kowal, pod wrażeniem rosnącego oddania jego brata nauce, dał mu szylinga, którego potrzebował.
Warto powiedzieć, że podobieństwa w życiu Michaela Faradaya i Josepha Henry’ego są dość uderzające. Oboje urodzili się w biedzie; mieli ojców, którzy często nie mogli pracować z powodu złego stanu zdrowia; zostali uczniami; zostali zainspirowani, aby zostać naukowcami, czytając określone książki; byli pobożnie religijni; zostali asystentami laboratoryjnymi; ich największy wkład dokonał się w tej samej erze naukowej w dziedzinie nauk elektrycznych; i oba mają jednostkę SI nazwaną na ich cześć.
Wprowadzenie do Humphry’ego Davy’ego i More Science
Edukacja Faradaya zrobiła kolejny krok w górę, gdy William Dance, klient księgarni, zapytał, czy chciałby dostać bilety na wykłady Sir Humphry’ego Davy’ego podczas wykładów w Royal Institution.
Sir Humphry Davy był jednym z najbardziej znanych naukowców na świecie. Faraday skorzystał z okazji i wziął udział w czterech wykładach na temat jednego z najnowszych problemów chemii – definiowania kwasowości. Patrzył, jak Davy przeprowadzał eksperymenty na wykładach.
To był świat, w którym chciał żyć, powiedział sobie. Robił notatki, a następnie wprowadzał do nich tak wiele dodatków, że stworzył 300-stronicową odręczną książkę, którą oprawił i wysłał Davy’emu jako hołd.
Rysunek Jamesa Gillraya z 1802 roku przedstawiający kolejny ekscytujący wykład naukowy w Royal Institution! Humphry Davy to ciemnowłosy mężczyzna trzymający worek z gazem.
W tym czasie Faraday rozpoczął bardziej wyrafinowane eksperymenty na tyłach księgarni, budując baterię elektryczną z miedzianych monet i cynkowych dysków. oddzielone wilgotnym, słonym papierem. Używał swojej baterii do rozkładania chemikaliów, takich jak siarczan magnezu. To był rodzaj chemii, którego pionierem był Humphry Davy.
W październiku 1812 roku Faraday zakończył praktykę i rozpoczął pracę jako introligator u nowego pracodawcy, którego uznał za nieprzyjemnego.
Inne „Nieszczęścia, pomóż Faradayowi
A potem był szczęśliwy (jak na Faradaya) wypadek. Sir Humphry Davy został ranny w eksplozji, gdy eksperyment się nie udał: tymczasowo wpłynęło to na jego zdolność pisania. Faradayowi udało się znaleźć pracę przez kilka dni, robiąc notatki dla Davy’ego, który był pod wrażeniem książki, którą wysłał mu Faraday. W końcu bycie introligatorem miało pewne zalety!
Kiedy skończyła się jego krótka praca jako notatka Davy’ego, Faraday wysłał notatkę do Davy’ego, pytając, czy mógłby zostać zatrudniony jako jego asystent. Niedługo potem jeden z asystentów laboratoryjnych Davy’ego został zwolniony za niewłaściwe postępowanie, a Davy wysłał wiadomość do Faradaya, pytając go, czy chciałby zostać asystentem chemicznym.
Czy chciałby mieć tę pracę? Pracujesz w Instytucie Królewskim z jednym z najbardziej znanych naukowców na świecie? Odpowiedź mogła być tylko jedna!
Życie Faradaya w kontekście
Czas życia Faradaya i pokrewnych mu naukowców i matematyków.
Kariera Michaela Faradaya w Royal Institution
Faraday rozpoczął pracę w Królewskim Instytucie Wielkiej Brytanii w wieku 21 lat 1 marca 1813 roku.
Jego pensja była dobra i dostał pokój na poddaszu Royal Institution, w którym mógł mieszkać. Był bardzo zadowolony z tego, jak się potoczyły sprawy.
Miał być związany z Royal Institution przez 54 lata, kończąc na profesorze chemii. Jego pierwszą pracą był asystent chemiczny, przygotowując aparaturę do eksperymentów i wykładów. Wymagało to pracy z trójchlorkiem azotu, materiałem wybuchowym, który już zranił Davy’ego. Sam Faraday stracił przytomność na krótko w wyniku kolejnej eksplozji chlorku azotu, a następnie Davy został ponownie ranny, ostatecznie kończąc pracę z tą konkretną substancją.
Po zaledwie siedmiu miesiącach w Royal Institution Davy zabrał Faradaya jako sekretarz podczas 18-miesięcznej wycieczki po Europie.
Faraday spotkał wielu największych naukowców europejskich, w tym Alessandro Voltę, na zdjęciu powyżej.
W tym czasie Faraday spotkał wielkich naukowców, takich jak André-Marie Ampère w Paryżu i Alessandro Volta w Mediolanie. W pewnym sensie trasa działała jak edukacja uniwersytecka i Faraday wiele się z niej nauczył.
Był jednak niezadowolony przez większą część trasy, ponieważ oprócz pracy naukowej i sekretarskiej musiał być osobistym sługą żony Davy’ego i Davy’ego, co mu się nie podobało. Żona Davy’ego odmówiła traktowania Faradaya jako równego sobie, ponieważ pochodził z rodziny z niższej klasy społecznej.
Jednak w Londynie sytuacja znów zaczęła wyglądać lepiej. Royal Institution odnowił umowę Faradaya i podwyższył jego pensję. Davy zaczął nawet doceniać go w artykułach naukowych:
„Jestem wdzięczny panu Michaelowi Faradayowi za znaczną pomoc”.
W 1816 roku, w wieku 24 lat, Faraday wygłosił swój pierwszy w historii wykład na temat właściwości materii w Miejskim Towarzystwie Filozoficznym. I opublikował swój pierwszy w historii artykuł akademicki omawiający analizę wapnia wodorotlenek, w Quarterly Journal of Science.
W 1821 roku, w wieku 29 lat, awansował na stanowisko superintendenta of House and Laboratory of the Royal Institution. Ożenił się także z Sarah Barnard. On i jego żona mieszkali w pokojach w Royal Institution przez większość następnych 46 lat: nie mieszkali już w pokojach na poddaszu, ale mieszkali w wygodnym apartamencie, w którym kiedyś mieszkał sam Humphry Davy.
W 1824 roku, w wieku 32 lat, został wybrany na Towarzystwo Królewskie. Było to uznanie, że sam stał się wybitnym naukowcem.
W 1825 roku, w wieku 33 lat, został dyrektorem Laboratorium Królewskiego Instytutu.
W 18. 33, w wieku 41 lat, został profesorem chemii Fullera w Królewskim Instytucie Wielkiej Brytanii. Pełnił tę funkcję do końca życia.
W 1848 r., W wieku 54 lat, i ponownie w 1858 r. Zaproponowano mu przewodnictwo w Royal Society, ale odmówił.
Osiągnięcia i odkrycia naukowe Michaela Faradaya
Łatwo byłoby wypełnić książkę szczegółami wszystkich odkryć Faradaya – zarówno w dziedzinie chemii, jak i fizyki. To nie przypadek, że Albert Einstein trzymał zdjęcia trzech naukowców w swoim gabinecie: Isaaca Newtona, Jamesa Clerka Maxwella i Michaela Faradaya.
Co zabawne, chociaż za życia Faradaya ludzie zaczęli używać słowa fizyk, Faraday nie lubił tego słowa i zawsze określał siebie jako filozofa.
Był człowiekiem oddanym odkrywaniu poprzez eksperymentował i był znany z tego, że nigdy nie porzucał pomysłów, które wynikały z jego naukowej intuicji.
Jeśli uważał, że pomysł jest dobry, eksperymentowałby z wieloma niepowodzeniami, aż uzyskał to, czego oczekiwał; albo aż w końcu zdecydował, że Matka Natura wykazała, że jego intuicja się myli – ale w przypadku Faradaya było to rzadkie.
Oto niektóre z jego najważniejszych odkryć:
1821: Odkrycie rotacji elektromagnetycznej
To jest przebłysk tego, co ostatecznie przekształciło się w silnik elektryczny, w oparciu o odkrycie Hansa Christiana Oersteda, że drut przewodzący prąd elektryczny ma właściwości magnetyczne.
Elektromagnetyczny aparat rotacyjny Faradaya. Prąd przepływa przez przewody. Płyn w kubkach to rtęć, dobry przewodnik prądu. W kielichu po prawej stronie metalowy drut obraca się w sposób ciągły wokół centralnego magnesu, dopóki przez obwód przepływa prąd elektryczny.
1823: Skraplanie gazu i chłodzenie
W 1802 roku John Dalton wyraził swoje przekonanie, że wszystkie gazy można skroplić przy użyciu niskich temperatur i / lub wysokich ciśnień.Faraday dostarczył twardych dowodów na to, że Dalton był przekonany, kiedy używał wysokiego ciśnienia do produkcji pierwszych w historii ciekłych próbek chloru i amoniaku.
Pokazanie, że amoniak może ulec skropleniu pod ciśnieniem, a następnie odparować, aby spowodować ochłodzenie, doprowadziło do komercyjnego chłodzenia.
Skraplanie amoniaku było dalej interesujące, ponieważ Faraday zauważył, że kiedy on pozwolił na ponowne odparowanie amoniaku, co spowodowało ochłodzenie.
Zasada chłodzenia przez sztuczne parowanie została publicznie zademonstrowana przez Williama Cullena w Edynburgu w 1756 roku. Cullen użył pompy, aby obniżyć ciśnienie nad kolbą eteru, powodując szybkie odparowanie eteru. Parowanie spowodowało ochłodzenie, a na zewnątrz kolby utworzył się lód, gdy wilgoć z powietrza zetknęła się z nią.
Znaczenie odkrycia Faradaya polegało na tym, że wykazał on, że pompy mechaniczne mogą przekształcić gaz w temperaturze pokojowej w ciecz. Ciecz można następnie odparować, schładzając otoczenie, a powstały gaz można zebrać i ponownie sprężać za pomocą pompy do cieczy, a następnie cały cykl można powtórzyć. To podstawa działania nowoczesnych lodówek i zamrażarek.
W 1862 roku Ferdinand Carré zademonstrował pierwszą na świecie komercyjną maszynę do robienia lodu na wystawie Universal London Exhibition. Maszyna wykorzystywała amoniak jako chłodziwo i produkowała lód z prędkością 200 kg na godzinę.
1825: Odkrycie benzenu
W przeszłości benzen był jedną z najważniejszych substancji chemicznych. , zarówno w sensie praktycznym – tj. tworzenie nowych materiałów; iw sensie teoretycznym – czyli rozumienie wiązania chemicznego. Michael Faraday odkrył benzen w oleistej pozostałości po produkcji gazu do oświetlenia w Londynie.
A model cząsteczki benzenu.
1831: Odkrycie indukcji elektromagnetycznej
Było to niezwykle ważne odkrycie dla przyszłości zarówno nauki, jak i technologii. Faraday odkrył, że zmieniające się pole magnetyczne powoduje przepływ energii elektrycznej w obwodzie elektrycznym.
Poruszanie magnesem powoduje przepływ prądu. Potrzebujesz czułego amperomierza, aby obserwować niewielki prąd wytwarzany przez mały magnes. Im silniejszy magnes, tym większy prąd. Wciśnięcie magnesu sztabkowego w cewkę z drutu może generować większy prąd.
Na przykład przesuwanie magnesu w kształcie podkowy po przewodzie wytwarza prąd elektryczny, ponieważ ruch magnesu powoduje zmienne pole magnetyczne.
Wcześniej ludzie mogli wytwarzać prąd elektryczny tylko za pomocą baterii. Teraz Faraday pokazał, że ruch można przekształcić w elektryczność – lub mówiąc bardziej naukowo, energię kinetyczną można przekształcić w energię elektryczną.
Większość energii w naszych dzisiejszych domach jest wytwarzana zgodnie z tą zasadą. Rotacja (energia kinetyczna) zamieniana jest na energię elektryczną za pomocą indukcji elektromagnetycznej. Obroty mogą być wytwarzane przez parę wysokociśnieniową z turbin obracających węgiel, gaz lub energię jądrową; lub przez elektrownie wodne; lub na przykład turbiny wiatrowe.
1834: Prawa elektrolizy Faradaya
Faraday był jednym z głównych graczy w tworzeniu nowej nauki elektrochemii, która bada wydarzenia w interfejsy elektrod z substancjami jonowymi. Elektrochemia to nauka, która wyprodukowała akumulatory litowo-jonowe i akumulatory wodorkowe, które mogą zasilać nowoczesną technologię mobilną. Prawa Faradaya mają kluczowe znaczenie dla naszego zrozumienia baterii i reakcji elektrod.
1836: Wynalezienie klatki Faradaya
Faraday odkrył, że kiedy którykolwiek przewodnik elektryczny zostaje naładowany, cały dodatkowy ładunek na zewnątrz przewodnika. Oznacza to, że dopłata nie pojawia się we wnętrzu pokoju lub klatki wykonanej z metalu.
Obraz na górze tej strony przedstawia mężczyznę ubranego w garnitur Faradaya z metalową podszewką, chroniącą go przed elektrycznością zewnętrzną.
Oprócz ochrony ludzi, wrażliwe eksperymenty elektryczne lub elektrochemiczne można umieścić wewnątrz klatki Faradaya, aby zapobiec zakłóceniom spowodowanym zewnętrzną aktywnością elektryczną.
Klatki Faradaya mogą również tworzyć martwe strefy dla komunikacji mobilnej.
W tym przypadku metalowa karoseria samochodu działa jak klatka Faradaya, chroniąc pasażerów przed wyładowaniami elektrycznymi .
1845: Odkrycie efektu Faradaya – efektu magnetooptycznego
To był kolejny ważny eksperyment w historii nauki, pierwszy, który połączył elektromagnetyzm i światło – związek ostatecznie opisany w pełni przez równania Jamesa Clerka Maxwella w 1864 roku, w którym ustalono, że światło jest falą elektromagnetyczną.
Faraday odkrył, że pole magnetyczne powoduje obrót płaszczyzny polaryzacji światła.
… gdy przeciwne bieguny magnetyczne znajdowały się po tej samej stronie, wystąpił efekt na promieniu spolaryzowanym, a zatem udowodniono, że siła magnetyczna i światło mają ze sobą powiązania…
Faraday jest i zawsze musi pozostać ojcem tej rozszerzonej nauki o elektromagnetyzmie.
1845: Odkrycie diamagnetyzmu jako własności całej materii
Większość ludzi jest zaznajomiona z ferromagnetyzmem – typem pokazanym przez zwykłe magnesy.
Żaba jest lekko diamagnetyczna. Diamagnetyzm przeciwstawia się polu magnetycznemu – w tym przypadku bardzo silnemu polowi magnetycznemu – a żaba unosi się z powodu odpychania magnetycznego. Zdjęcie: Lijnis Nelemans, High Field Magnet Laboratory, Radboud University Nijmegen.
Faraday odkrył, że wszystkie substancje są diamagnetyczne – większość jest słaba, a niektóre silnie.
Diamagnetyzm przeciwstawia się kierunkowi zastosowanego pole magnetyczne.
Na przykład, jeśli trzymasz biegun północny magnesu w pobliżu silnie diamagnetycznej substancji, ta substancja zostałaby odepchnięta przez magnes.
Diamagnetyzm w materiałach, wywołany bardzo silnym nowoczesne magnesy, mogą być używane do produkcji lewitacji. Nawet żywe istoty, takie jak żaby, są diamagnetyczne – i mogą lewitować w silnym polu magnetycznym.
Koniec
Michael Faraday zmarł w wieku 75 lat 25 sierpnia 1867 roku w Londynie. Pozostawił żonę Sarę. Nie mieli dzieci. Przez całe życie był pobożnym chrześcijaninem, należącym do małej gałęzi religii zwanej Sandemanians.
W ciągu swojego życia zaoferowano mu pochówek w Opactwie Westminsterskim wraz z królami i królowymi Wielkiej Brytanii oraz naukowcami pokroju Izaaka Newtona. Odrzucił to na rzecz skromniejszego miejsca odpoczynku. Jego grób, w którym również pochowana jest Sarah, wciąż można zobaczyć na londyńskim cmentarzu Highgate.
Natura jest naszym najmilszym przyjacielem i najlepszym krytykiem w nauce eksperymentalnej, jeśli tylko pozwolimy, aby jej uwagi pozostały bezstronne w naszych umysłach.
Im więcej badamy pracy Faradaya z perspektywa czasu, tym większe wrażenie robi na nas jego niezrównany geniusz jako eksperymentatora i filozofa przyrody. Kiedy weźmiemy pod uwagę wielkość i zasięg jego odkryć oraz ich wpływ na postęp nauki i przemysłu, nie ma zbyt wielkiego zaszczytu, by oddać pamięć Michaela Faradaya – jednego z największych odkrywców naukowych wszechczasów.
… przywołując dwa tytuły podstawowego tekstu Faradaya praca: „Magnetyzacja światła”, „Oświetlenie linii sił”.
Wydają nam się niemal proroctwami, ponieważ widzieliśmy teraz, że światło może być w rzeczywistości namagnesowane, i… w samej naturze, w zorzy polarnej, jest to przykład iluminacji magnetycznych linii siły Ziemi przez elektrony uciekające ze słońca.
Autor tej strony: The Doc
© Wszelkie prawa zastrzeżone.
Cytuj tę stronę
Użyj następującego cytowania zgodnego z MLA:
"Michael Faraday." Famous Scientists. famousscientists.org. 24 Nov. 2014. Web. <www.famousscientists.org/michael-faraday/>.
Opublikowane przez FamousScientists.org
Dalsza lektura
Alfred Marshall Mayer
Henry i Faraday
Miesięcznik Popular Science, tom 18, listopad 1880
