登陆注册
16591500000023

第23章 物理化学中的发明与创造(5)

在门捷列夫编制的周期表中,还留有很多空格,这些空格应由尚未发现的元素来填满。门捷列夫从理论上计算出这些尚未发现的元素的最重要性质,断定它们介于邻近元素的性质之间。例如,在锌与砷之间的两个空格中,他预言这两个未知元素的性质分别为类铝和类硅。

就在他预言后的四年,法国化学家布阿勃朗用光谱分析法,从门锌矿中发现了镓。实验证明,镓的性质非常像铝,也就是门捷列夫预言的类铝。镓的发现,具有重大的意义,它充分说明元素周期律是自然界的一条客观规律,为以后元素的研究,新元素的探索,新物资、新材料的寻找,提供了一个可遵循的规律。

元素周期律像重炮一样,在世界上空轰响了,门捷列夫也因此闻名于世界!

法拉第的电磁感应

电磁感应实验

1831年8月,法拉第把两个线圈绕在一个铁环上,线圈A接直流电源,线圈B接电流表,他发现,当线圈A的电路接通或断开的瞬间,线圈B中产生瞬时电流。法拉第发现,铁环并不是必需的。拿走铁环,再做这个实验,上述现象仍然发生。只是线圈B中的电流弱些。为了透彻研究电磁感应现象,法拉第做了许多实验。

1831年11月24日,法拉第向皇家学会提交的一个报告中,把这种现象定名为“电磁感应现象”,并概括了可以产生感应电流的五种类型:变化着的电流、变化着的磁场、运动的稳恒电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。法拉第之所以能够取得这一卓越成就,是同他关于各种自然力的统一和转化的思想密切相关的。正是这种对于自然界各种现象普遍联系的坚强信念,支持着法拉第始终不渝地为从实验上证实磁向电的转化而探索不已。

电磁感应判定

右手定则:伸开右手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把右手放入磁场中,让磁感线垂直穿过手心,大拇指指向导体运动的方向,那么其余四个手指所指的方向就是感应电流的方向。

探索过程

因磁通量变化产生感应电动势的现象(闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁力线的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫电磁感应)。1820年H.C.奥斯特发现电流磁效应后,许多物理学家便试图寻找它的逆效应,提出了磁能否产生电,磁能否对电作用的问题。1822年D.F.J.阿喇戈和A.von洪堡在测量地磁强度时,偶然发现金属对附近磁针的振荡有阻尼作用。1824年,阿喇戈根据这个现象做了铜盘实验,发现转动的铜盘会带动上方自由悬挂的磁针旋转,但磁针的旋转与铜盘不同步,稍滞后。电磁阻尼和电磁驱动是最早发现的电磁感应现象,但由于没有直接表现为感应电流,当时未能予以说明。

1831年8月,M.法拉第在软铁环两侧分别绕两个线圈,其一为闭合回路,在导线下端附近平行放置一磁针,另一端与电池组相连,接开关,形成有电源的闭合回路。实验发现,合上开关,磁针偏转;切断开关,磁针反向偏转,这表明在无电池组的线圈中出现了感应电流。法拉第立即意识到,这是一种非恒定的暂态效应。紧接着他做了几十个实验,把产生感应电流的情形概括为5类:

变化的电流,变化的磁场,运动的恒定电流,运动的磁铁,在磁场中运动的导体,并把这些现象正式定名为电磁感应。进而,法拉第发现,在相同条件下不同金属导体回路中产生的感应电流与导体的导电能力成正比,他由此认识到,感应电流是由与导体性质无关的感应电动势产生的,即使没有回路没有感应电流,感应电动势依然存在。

后来,法拉第给出了确定感应电流方向的楞次定律以及描述电磁感应定量规律的法拉第电磁感应定律。并按产生原因的不同,把感应电动势分为动生电动势和感生电动势两种,前者起源于洛伦兹力,后者起源于变化磁场产生的有旋电场。

意义

电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一,它显示了电、磁现象之间的相互联系和转化,对其本质的深入研究所揭示的电、磁场之间的联系,对麦克斯韦电磁场理论的建立具有重大意义。电磁感应现象在电工技术、电子技术以及电磁测量等方面都有广泛的应用。

不怕被雷轰的法宝

1746年,一位英国学者在波士顿利用玻璃管和莱顿瓶表演了电学实验。

富兰克林怀着极大的兴趣观看了他的表演,并被电学这一刚刚兴起的科学强烈地吸引住了。

随后富兰克林开始了电学的研究。富兰克林在家里做了大量实验,研究了两种电荷的性能,说明了电的来源和在物质中存在的现象。

在十八世纪以前,人们还不能正确地认识雷电到底是什么。

当时人们普遍相信雷电是上帝发怒的说法。一些不信上帝的有识之士曾试图解释雷电的起因,但从未获得成功,学术界比较流行的是认为雷电是“气体爆炸”的观点。

在一次试验中,富兰克林的妻子丽德不小心碰到了莱顿瓶,一团电火闪过,丽德被击中倒地,面色惨白,足足在家躺了一个星期才恢复健康。这虽然是试验中的一起意外事件,但思维敏捷的富兰克林却由此而想到了空中的雷电。

他经过反复思考,断定雷电也是一种放电现象,它和在实验室产生的电在本质上是一样的。于是,他写了一篇名叫《论天空闪电和我们的电气相同》的论文,并送给了英国皇家学会。

但富兰克林的伟大设想竟遭到了许多人的嘲笑,有人甚至嗤笑他是“想把上帝和雷电分家的狂人”。富兰克林决心用事实来证明一切。

1752年6月的一天,阴云密布,电闪雷鸣,一场暴风雨就要来临了。

富兰克林和他的儿子威廉一道,带着上面装有一个金属杆的风筝来到一个空旷地带。富兰克林高举起风筝,他的儿子则拉着风筝线飞跑。

由于风大,风筝很快就被放上高空。刹那,雷电交加,大雨倾盆。

富兰克林和他的儿子一道拉着风筝线,父子俩焦急地期待着,此时,刚好一道闪电从风筝上掠过,富兰克林用手靠近风筝上的铁丝,立即掠过一种恐怖的麻木感。他抑制不住内心的激动,大声呼喊:“威廉,我被电击了!”随后,他又将风筝线上的电引入莱顿瓶中。

回到家里以后,富兰克林用雷电进行了各种电学实验,证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电具有完全相同的性质。富兰克林关于天上和人间的电是同一种东西的假说,在他自己的这次实验中得到了光辉的证实。

风筝实验的成功使富兰克林在全世界科学界名声大振。英国皇家学会给他送来了金质奖章,并聘请他担任皇家学会的会员。他的科学着作也被译成了多种语言。他的电学研究取得了初步的胜利。然而,在荣誉和胜利面前,富兰林没有停止对电学的进一步研究。

1753年,俄国着名电学家利赫曼为了验证富兰克林的实验,不幸被雷电击死,这是做电实验的第一个牺牲者。血的代价,使许多人对雷电试验产生了戒心和恐惧。但富兰克林在死亡的威胁面前没有退缩,经过多次试验,他制成了一根实用的避雷针。他把几米长的铁杆,用绝缘材料固定在屋顶,杆上紧拴着一根粗导线,一直通到地里。当雷电袭击房子的时候,它就沿着金属杆通过导线直达大地,房屋建筑完好无损。

1754年,避雷针开始应用,但有些人认为这是个不祥的东西,违反天意会带来旱灾,就在夜里偷偷地把避雷针拆了。然而,科学终将战胜愚昧。一场挟着雷电的狂风过后,大教堂着火了;而装有避雷针的高层房屋却平安无事。事实教育了人们,使人们相信了科学。

避雷针相继传到英国、德国、法国,最后普及世界各地。

避雷针传入法国后,法国皇家科学院院长诺雷等人开始反对使用避雷针,后来又认为圆头避雷针比富兰克林的尖头避雷针好。

但法国人仍然选用富兰克林的尖头避雷针。据说当时的法国人把富兰克林看做是苏格拉底的化身。

富兰克林成了人们崇拜的偶像。他的肖像被人们珍藏在枕头下面,而仿照避雷针式样的尖顶帽成了1778年巴黎最摩登的帽子。

避雷针传入英国后,英国人也曾广泛采用了富兰克林的尖头避雷针。

但美国独立战争爆发后,富兰克林的尖头避雷针在英国人眼中似乎成了将要诞生的美国的象征。

据说英国当时的国王乔治二世出于反对美国革命的盛怒,曾下令把英国全部皇家建筑物上的避雷针的尖头统统换成圆头,以示与作为美国象征的尖头避雷针势不两立。这真是避雷针应用史上一件有趣的事情。

推动柴油机发展的内燃机

内燃机是相对于蒸汽机来说的。蒸汽机是利用煤的燃烧来加热锅炉内的水,使水变成蒸气,且蒸气具有较高的压力。将这种蒸气引入气缸,从而推动活塞,使曲轴旋转。因为煤是在汽缸外面燃烧,所以可以说蒸汽机是一种“外燃机”。

由此我们可以推想,如果用某种“适当”的燃料,让它在汽缸内燃烧,以推动活塞,使曲轴旋转,就可以称为“内燃机”了。

究竟需要什么样的“适当”燃料呢?

同类推荐
  • 凡尔纳密码:海底两万里

    凡尔纳密码:海底两万里

    小说讲述了法国博物学家阿罗纳克斯教授应邀登上一艘驱逐舰,参与追捕当时盛传的海上“怪物”,不幸被“怪物”俘获的故事。而所谓的“怪物”竟是一艘当时无人知晓的潜水艇。潜水艇艇长尼摩邀请阿罗纳克斯教授一行三人做海底旅行。沿途,他们饱览了海底变幻无穷的奇异景观和形形色色的生物,经历了种种危险。最后,当潜水艇到达挪威海岸时,阿罗纳克斯等三人不辞而别,将他们所知道的海底秘密公诸于世。小说悬念迭出,高潮频起,趣味盎然,蕴含着鲜明的爱憎和广博的地理知识,使人们在获得极大的精神享受的同时,感受自然的神奇和科学的力量。
  • 失眠的驴子

    失眠的驴子

    《失眠的驴子》是以比喻、夸张、对比等各种方式,写成生动活泼、诙谐有趣而寓意深长的童话故事。篇篇是精彩的极短篇童话,有新意、有寓意,每一篇都是一朵美丽的智慧花朵。相信读者看完后,都会得到一种清新愉快的感觉。
  • 影响中国学生的经典成语故事之八

    影响中国学生的经典成语故事之八

    “影响中国学生的经典成语故事”汇集了众多的成语,详细地讲解了其释义及相关出处,使读者在增长知识的基础上、享受阅读带来的乐趣。
  • 世界经典探案故事全集——蛛丝马迹的故事

    世界经典探案故事全集——蛛丝马迹的故事

    我们编辑的这套《世界经典探案故事全集》包括《侦探出动的故事》、《高超推理的故事》、《蛛丝马迹的故事》、《扑朔迷离的故事》、《缉捕追踪的故事》、《原形毕露的故事》、《斗智斗勇的故事》、《智破奇案的故事》、《真相大白的故事》和《插翅难逃的故事》等10册,这些作品汇集了古今中外著名的疑案、迷案、奇案、悬案、冤案等近百篇,其故事情节惊险曲折,探案英雄大智大勇,阅读这些侦破故事,不仅可以启迪智慧、增强思维、了解社会、增长知识,还可以学到自我保卫、推理破案的常识,防范日常生活的不测。
  • 人鱼之约(大白鲸原创幻想儿童文学优秀作品)

    人鱼之约(大白鲸原创幻想儿童文学优秀作品)

    许多年前,龙宝的爷爷带领十几条渔船被百年不遇的大雾困在老洋,幸得一条神秘的大鱼相救。爷爷与大鱼约定,为了鱼类繁衍生息,莲花湾不再使用“绝户网”,可是爷爷付出多年艰辛努力未果。来自老洋深处的大鱼男孩为了寻找善良的人,被贪婪的渔民朱海顺和龙宝的爸爸龙海秋困于金蟾坨子。龙宝和爷爷为了解救大鱼男孩展开了一场惊心动魄的大营救……
热门推荐
  • 无名江湖

    无名江湖

    放荡二骆驼写了不少,后来删了,因为太长时间不恋爱,找不到爱情的感觉。这是一部真正的武侠,不做过多解释
  • 八零小后娘:发家致富忙

    八零小后娘:发家致富忙

    宋婉在一次意外事故中快穿到了平行时空的80年代。原主是个如花似玉的受气包,被后妈接连算计嫁给了一鳏夫,一朝想不开让宋婉穿了过来,无缝对接。宋婉本想跟原主的便宜老公离婚,谁曾想这鳏夫拥有盛世美颜,是十里八乡有名的绩优股。21世纪美少女宋婉:“哥,咱们好好处处?”且看她一个现代美食吃播博主,如何在这贫瘠的年代,步步为营,俘虏美男芳心背着小团子走向发家致富的道路*本文乃超甜超甜的小甜文一枚,全程姨母笑温馨提示:公共场合看此文请自备口罩--情节虚构,请勿模仿
  • 男友是个麻烦精

    男友是个麻烦精

    简介:终于,我王六六的好运来了,居然,向暗恋三年明恋一年的男神表白成功了只是——王六六:“喂喂喂,你跟着我干什么?不知道我要去约会吗?”小男生紧紧的跟在她身旁:“我不,你们孤男寡女的,我不放心。”王六六:“什么嘛,我对象可是人品第一的大暖男,我和他约个会很正常,你别瞎掺合。”男生一脸坚定的:“我不。”王六六:“哎呦,走开啦麻烦精,好不容易和他有二人世界的机会。”“我就不。”男生一脸坚决的于是乎,偷摸的叫上六六的三个闺蜜兼同学的好友。二人世界变成了大家共同组成6人的下午茶讨论会……
  • 清茗美人传

    清茗美人传

    清茗还需玉露烹,美人无意粉妆浓。等闲事故愁人理,一杯可醉月明中。八百里秦淮,摘星得月。烟花柳巷中烟尘女子,得月楼里的风流艳词。有人叹息道:山外青山楼外楼,秦淮歌舞几时休。暖风熏得游人醉,直把杭州作汴州。大周嘉庆四年,北有匈奴蛮夷屡犯边关,西有吐蕃蠢蠢欲动。朝庭庙堂之上,佞臣横权,奸臣当道。诸如蛇蝎鼠辈者,数不胜数。东瀛犹如猛虎,盘踞一方,高丽心思不轨,南诏捉摸不定。正是四面楚歌之境地,何以破局?话说天下大势,久合比分,久分必合。江山如此多娇,一时英雄蜂起,争权夺势斗权谋。瞒天过海者,暗度成仓者,风华绝代者粉墨登场。江湖水浑,游侠剑客,刀光血影。这时世之中,且看风流人物江山美人一锅煮!
  • 宠妻百分百

    宠妻百分百

    夫妻守则第一条:一切行动听老婆指挥,第二条:无条件服从第一条;第三条:遵照第二条。“老公,咱们床上有个女人。”“没事。”“没事?”“我没有妹妹。”“老公,咱们床上有个男人。”“你站着不许动,我马上回来。”“回来干嘛?”“满足你。”“…”--情节虚构,请勿模仿
  • 对症刮痧治百病

    对症刮痧治百病

    在崇尚自然疗法的今天,操作方便、效果显著的刮痧疗法成了大众争相推崇的热点。现代的刮痧疗法在继承了传统医学精华的基础上,又结合了现代医学的科学理论,使得这枝医学奇葩更加光彩夺目。在我们苦苦寻觅一种健康良法的时候,很多人没有意识到其实健康的途径就在我们的经络穴脉之中,在这个庞大的人体系统里蕴藏着祛病愈疾、保健强身、美容养颜的强大能量,而刮痧疗法就是将这些能量发挥到极致的途径。本书由高级医师亲自示范,针对大众最常见的疾病、急症、亚健康与美容美体问题推荐丰富且科学的家庭刮痧方法。在每一种方法下还列举了最搭配的食补方,让刮痧效果能够更加显著。
  • 攸宁亦安之

    攸宁亦安之

    有时候我们总会找不到方向,但是总会有人领你默默前行。成长,需要经历的有很多,但是苏攸宁,你只需要不忘初心,其他的事情我替你扛。
  • 再战大明

    再战大明

    一个喜欢热爱历史、军事的大学男生,在一次偶然的机会里。回到了过去。那明末狼烟四起的年代。一场场如梦似幻般的传奇经历。宫廷争斗,大漠烽烟,庙堂党阀。是顺应历史,还是改变历史?
  • 假妻真爱:误惹不良帝少

    假妻真爱:误惹不良帝少

    突然发现自己成了另外一个女人,自己的老公也变了,这是不是意味着做梦还是穿越?路小丫就这么神奇的被人当成了另外的女人,豪门少奶奶,英俊多金的老公……梦一般的生活让她慢慢的对那个腹黑霸道的帝少不能忘怀的时候,灰姑娘始终还是灰姑娘,她被打回了原形……刚失去了孩子,那个女人说:“不要再让我看见这张脸!”她的脸就那么变成了另外一张脸,在黑暗中度过了两年痛不欲生的生活,支撑她的唯有报仇的信念……涅槃归来,她成了微笑女神二妮,她要的就是将那个男人抢到自己的手里,她要夺去那个女人最在意的一切!
  • 末日之天启时代

    末日之天启时代

    吴小盛是个游戏宅,每天理想就是可以玩玩游戏,谈谈恋爱,但是当有一天,平静的生活被打破,末日的浪潮席卷整个世界,做为小人物的他只想随波逐流,努力的想去寻找那曾经失去的安逸,可是他不知道的是,他现在所追求的正是这个世界的巅峰。当他走出家门的那一刻,“天启时代”已经来临.......