Ocena brak

Jakich odkryć dokonał Robert Boyle?

Autor /Bryza Dodano /31.01.2012

W XVII wieku Robert Boyle wyko­rzystał galileuszowską metodologię eksperymentów naukowych do systematycznych badań w dziedzinie fizyki i chemii.
Arystoteles (384-322 p.n.e.), wielki grecki filozof, stwierdził, że świat składa się z czte­rech „żywiołów" rozmieszczonych na czte­rech koncentrycznych powłokach sferycznych. W samym środku znajdowała się Ziemia, kula o konsystencji ciała stałego. Otaczała ją sfera wody, następnie sfera powietrza, a na końcu sfera ognia f który niekiedy był widoczny jako błyskawice). Poza nimi istniała piąta, rozciągająca się w nie­skończoność sfera wypełniona eterem. Możliwość, że gdzieś znajduje się przestrzeń, w której nie ma niczego wydawała się starożytnym myślicielom nonsensem, ponieważ uważali, że: „Przyroda brzy­dzi się próżnią".
Pompy i próżnia
Działanie pompy wodnej podnoszącej wodę ze studni zdawało się potwierdzać to przekonanie. Naciskając dźwignię, powodowało się ruch tłoka do góry. Wskutek tego pod nim powstawała próżnia, która była natychmiast wypełniana przez wodę. Za każdym naciśnięciem dźwigni woda podnosiła się coraz wyżej.
Jednak duży postęp w prowadzeniu robót gór­niczych w późnym średniowieczu spowodował, że górnicy drążyli coraz głębsze szyby i stwierdzali przy tym niejednokrotnie, że tym sposobem moż­na podnieść wodę na nie więcej niż około 10 m. Galileusz (1564-1642) zastanawiał się, czy ciecze gęstsze od wody nie będą podnoszone na jeszcze mniejszą wysokość. Zmarł jednak, zanim zdołał przeprowadzić odpowiednie doświadczenie.
Wykonał je w 1644 roku jeden spośród jego uczniów, Evangelista Torricelli ( 1608-1647). Wziął on szklaną rurę długości około 1 metra i zasklepił jeden z jej końców. Do rury wlał rtęć (14 razy cięższa od wody), po czym zatkawszy jeden z jej końców, odwrócił ją i wstawił do spełnionego rtęcią naczynia. Gdy odetkał rurę, rtęć zaczęła wy­pływać z rury do naczynia, lecz wypływ ustał, gdy ciecz w rurze osiągnęła poziom około 76 centy­metrów ponad lustrem rtęci w naczyniu. W rurze ponad rtęcią nie było powietrza, tylko obszar obni­żonego ciśnienia wypełniony parami rtęci, nazwa­ny później „próżnią Torricellego".
Kilka lat później angielski fizyk Robert Hooke (1635-1703) stwierdził, że wysokość słupa rtęci w rurze zmniejsza się nieco przed burzą i w ten sposób narodził się barometr. Wcześniej Hooke był asystentem Roberta Boyle'a.
Robert Boyle był siódmym synem, a 14 w ogóle dzieckiem księcia Cork, urodzonym 25 stycznia 1627 roku na zamku Lismore w Irlandii. Był swego rodzaju „cudownym dzieckiem". We wczesnej młodości nauczył się łaciny i francuskiego, a w wieku ośmiu lat został przyjęty do sławnego Eton College. Jedenastoletni Robert Boyle dużo podróżował ze swym francuskim nauczycielem. Do ojczyzny wrócił w 1644 roku i wtedy to posta­nowił poświęcić się badaniom naukowym, dołą­czając do grupy entuzjastów nauki, których nazwał w swych pismach „Niewidzialnym Kolegium". W 1662 roku Karol II stworzy! na bazie tej grupy Królewskie Towarzystwo Londyńskie dla Rozwoju Nauk Przyrodniczych. W początkowym okresie wiele spotkań członków „Kolegium" odbywało się w Oksfordzie. Boyle przeniósł się tam w 1654 roku. Wtedy to miał szczęście poznać Hooke'a, wów­czas studenta słynnego uniwersytetu.
W tym czasie burmistrz Magdeburga, Otto von Guericke (1602-1686) zastanawia! się nad doświad­czeniem Torricellego, sugerującym, że powietrze
ma masę. Przystąpił do budowy pompy próżnio­wej i z jej pomocą udało mu się usunąć większość powietrza z mocnego miedzianego naczynia. W 1657 roku wykonał swój najsłynniejszy pokaz z - jak je później nazwano - „półkulami magde­burskimi". Dwie dokładnie dopasowane miedzia­ne półsfery złączono, uszczelniono, a następnie wypompowano z ich wnętrza powietrze. Do każ­dej z półkul zaprzężono następnie konie, które mimo wszelkich wysiłków nie były w stanie ich rozdzielić. Gdy do wnętrza wpuszczono z po­wrotem powietrze, półkule rozdzielono natych­miast i bez wysiłku.
Doświadczenia z powietrzem
W tym samym roku Boyle dowiedział się o „pół­kulach magdeburskich" i z pomocą Hookeła (ge­nialnego mechanika) ulepszy! pompę próżniową i przystąpił do pomiarów gęstości powietrza. Twier­dził, że ciała zmieniają swój ciężar wskutek wypor­ności w atmosferze. Porównał jednocześnie dolne warstwy atmosfery do zespołu wielu sprężynek, które są ściskane przez warstwy powietrza leżące wyżej. Wspominał o „sprężystości lub sile ela­stycznej w powietrzu". Termin „elastyczny" został do europejskich języków wprowadzony właśnie przez Boyle'a.
W 1660 roku Boyle opublikował wnioski ze swoich eksperymentów. Jego tezy były głośno kwe­stionowane przez jezuitę Franciszka Linusa (1595-1675). W odpowiedzi na krytykę Boyle sformu­łował prawo gazu doskonałego, znane także pod nazwą prawa Boyle'a-Mariotte'a, od nazwiska francuskiego uczonego Edme Mariotte'a (1629-1684), który również badał właściwości powietrza. Prawo to mówi, że objętość gazu zmienia się w sta­łej temperaturze odwrotnie proporcjonalnie do jego ciśnienia. Współcześnie zapisujemy to wzorem:
pV = nRT,
gdzie p to ciśnienie gazu, V jego objętość, T tem­peratura, R jest tzw. uniwersalną stałą gazową (jest to iloczyn stałej Boltzmanna k i liczby Avogadro NA - określającej ilość cząsteczek w 1 molu sub­stancji), a n oznacza liczbę moli gazu w rozpatry­wanym układzie.
Gdy król angielski Karol II założył w Londynie w 1662 roku Towarzystwo Królewskie, Robert Hooke otrzymał w nim stanowisko kuratora, które wymagało odeń przygotowywania demonstracji kilku nowych eksperymentów na cotygodniowe spotkanie członków, natomiast Boyle został człon­kiem pierwszego składu rady Towarzystwa. W ro­ku 1668 wrócił do Londynu.
Najsłynniejsza książka Boyle'a - Chemik sceptyk została wydana w 1661 roku. Rozwija w niej teorię atomistyczną mówiącą, że materia zbudowa­na jest z „korpuskuł" różnego rodzaju i wielkości, które łącząc się w grupy, tworzą różne substancje chemiczne. Odróżnił w tym dziele mieszaninę od związku chemicznego i pokazał, że związek che­miczny ma właściwości zupełnie różne od sub­stancji, z których się składa.
Spalanie
Jeszcze w czasie pobytu w Oksfordzie Boyle i Hooke dowiedli dzięki pompie próżniowej, że ani węgiel drzewny, ani siarka nie palą się w próżni. Odkryli też cechę wspólną powietrza i saletry pota­sowej (azotanu potasu): obie substancje bowiem podtrzymują palenie. Dopiero sto lat później od­kryto, że w obu znajduje się ten sam składnik odpo­wiedzialny właśnie za spalanie - tlen.
Boyle stał się sławny głównie za sprawą swych prac z dziedziny fizyki: dowiódł, że w próżni nie rozchodzą się dźwięki, opisał zastosowanie hydro­metru dla pomiaru gęstości cieczy, zmierzył roz­szerzalność termiczną wody. Jednak jego głównym przedmiotem zainteresowania była chemia.
To on stworzył termin „analiza" i miał ogromny wpływ na wykształcenie się chemii jako nauki z jej alchemicznych korzeni. W 1680 roku został wybrany prezydentem Towarzystwa Królewskiego, jednak nie przyjął stanowiska i przeniósł się do domu swej siostry w Londynie, gdzie zmarł 30 grudnia 1691 roku.

Podobne prace

Do góry