高中趣味物理小故事
一、生平簡介
卡文迪許(Henry Cavendish,1731.10.10.~1810.3.10.)英國化學家、物理學家。公元1731年10月10日生于法國尼斯。17421748年他在倫敦附近的海克納學校讀書。17491753年期間在劍橋彼得豪斯學院求學。在倫敦定居后,卡文迪許在他父親的實驗室中當助手,做了大量的電學、化學研究工作。他的實驗研究持續(xù)達50年之久。1760年卡文迪許被選為倫敦皇家學會成員,1803年又被選為法國研究院的18名外籍會員之一。
公元1810年3月10日,卡文迪許在倫敦逝世,終身未婚。
二、科學貢獻
卡文迪許的才能是多方面的。1784年左右他研究了空氣的組成,發(fā)現(xiàn)普通空氣中氮占五分之四,氧占侍型五分之一。他確定了水的成分,肯定了它不是元素而是化合物。他還發(fā)現(xiàn)了硝酸。
卡文迪許生前在物理學方面發(fā)表的論文為數(shù)極少,一直到麥克斯韋審閱整理并出版了他的手稿后,人們才知道他在電學方面作出了很多重要發(fā)現(xiàn)。他發(fā)現(xiàn)一對電荷間的作用力跟它們之間的距離平方成反比,這就是后來庫侖導出的庫侖定律內容的一部分;他提出每個帶電體的周圍有電氣,與電場理論很接近;卡文迪許演示了電容器的電容與插入平板中的物質有關;電勢的概念也是卡文迪許首先提出的,這對靜電理論的發(fā)展起了重要作用;他還提出了導體上的電勢與通過電流成正比的關系。
卡文迪許在熱學理論、計溫學、氣象學、大地磁學等方面都有研究。1798年他完成最后的實驗時,已年近七十。在物理學上他最主要的成就是通過扭秤實驗驗證了牛頓的萬有引力定律,確定了引力常數(shù)和地球平均密度。
推算地球密度:卡文迪許測量地球的密度是從求牛頓的萬有引力定律中的常數(shù)著手,再推算出地球密度。他的指導思想極其簡單,用兩個大鉛球使它們接近兩個小球。從懸掛小球的金屬絲的扭轉角度,測出這些球之間的相互引力。根據(jù)萬有引力定律,可求出常數(shù)G。根據(jù)卡文迪許的多次實驗,測算出地球的平均密度是水密度的5.481倍(現(xiàn)在的數(shù)值為5.517,誤差為14%左右),并確定了萬有引力常數(shù)(他測得的引力常數(shù)G是(6.7540.041)10-8達因厘米2/克2,這個值同現(xiàn)代值(6.67320.0031)10-8達因厘米2/克2,相差無幾),計算出了地球的質量。被譽為第一個稱量地球的人。
卡文迪許驗證萬有引力定律的實驗采用自己設計的扭秤為工具,后人稱為著名的`卡文迪許實驗。
熱與冷的奧秘
在我們的現(xiàn)實生活中,人們以及眾多的動物在身體內部及皮膚等組織中都有一個奇妙的傳感器,它與感覺體表接觸,壓力、機械形變等的觸覺、與感覺各種氣味的嗅覺、感覺各種美味的味覺以及感覺色彩斑斕的光線的視覺一樣,都對周圍的某種特定的現(xiàn)象特別敏感。
當我們的手拿一塊晶瑩透明的冰時,我們似乎感覺到了刺骨的寒意;當我們喝一口鮮湯時,如果性急一點老者猜,卻總是感覺到火辣辣的燙,如電流般從嘴里一直傳到肚子里;而當我們在夏日的酷熱難當之際,喝上一杯冰鎮(zhèn)的飲料,涼爽的感覺便油然而生,沁人心脾;在冬季的冰天雪地中呆久了,回到家中,溫暖的感覺便立刻會彌漫全身,倍感舒爽和愜意如此種種,這便是我們在日常生活中的冷、熱、涼、暖的奇妙感覺。
雖然在生理學上說并沒有熱覺嫌滑這么一種感官組織,但實實在在的,我們體內便有著這么一種傳感器,來專門感覺我們周圍的冷與熱,涼與暖。從古至今,人們都與冷熱的感覺結下了不解之緣。古代的人們更由這些感覺而總結出了許多原始的熱學規(guī)律,雖然較為含糊和表觀化,卻也是為現(xiàn)代熱學理論系統(tǒng)打下了堅實的基礎。近代及現(xiàn)在的科學家們,利用這些積累下來的原始熱學規(guī)律,再結合新發(fā)明的多種科學實驗儀器,對冷熱等熱學現(xiàn)象進行了深入的探討,從而產生了現(xiàn)代的較為完善的熱學理論體系。