Краткая биография Алессандро Вольта
Алессандро Вольта, знаменитый итальянский физик и ученый, родился в богатой семье в Комо (Италия) 18 февраля 1745 года. По настоянию своих родителей Вольта поступил учиться в иезуитский колледж для подготовки к церковной карьере, но рано понял, что его интересы были связаны не с религией, а с наукой, а особенно - с электричеством, темой, которая была еще очень плохо изучена на тот момент.
В детстве он подружился с каноником Джулио Чезаре Гаттони, который который привил ему страсть к научным предметам. Таким образом, мечта родителей увидеть его священником окончательно терпит крушение, а человечество получает дар великого ученого.
Алессандро Вольта (18 февраля 1745 г. — 5 марта 1827 г.)
С раннего возраста он начал самостоятельно изучать электричество и читать работы ученых, таких как Джамбаттиста Беккариа, Питера ван Мушенбрука и Жан-Антуана Нолле. В 1768 году он написал диссертацию об электрических опытах с лейденскими банками.
В 1774 году Вольта был назначен преподавателем физики в гимназии своего родного города, а с 1778 по 1819 годы он был профессором экспериментальной физики в Павийском университете. В течение этого времени он изобрел множество приборов, таких как электрофор, электрометр, конденсатор и электроскоп, и доказал контактную разность потенциалов между разными металлами.
В 1776 году Вольта открыл метан. Он называл этот газ «горючим воздухом болот». В одном из своих писем он предлагает заменить использование нефти в качестве топлива для ламп болотным газом. Эти лампы, называемые «вечными лампами» или «лампами Вольта», делают их изобретателя предшественниками газового освещения.
В 1787-1789 годах в серии «Письма по электрической метрологии», адресованной немецкому поэту и ученому Георгу Кристофу Лихтенбергу, Вольта изложил свои результаты по определению эталонных электрических измерений и по созданию точных измерительных приборов.
Уже тогда Вольта считался одним из самых авторитетных итальянских ученых-физиков. В 1794 году получил высшую награду Лондонского королевского общества — медаль Копли (старейшей научной наградой в мире). Эта медаль вручалась с 1731 года и ее первым обладателем был Стивен Грей.
Дом Алессандро Вольта в Комо
Одним из самых значимых достижений Вольта было создание "гальванического цилиндрического элемента" (вольтова столба) - первой работающей батареи в истории, которую он разработал между 1799 и 1800 годами. Батарея состояла из металлических пластин, уложенных друг на друга, которые были отделены друг от друга тканями, пропитанными кислотой.
В 1801 году Вольта был приглашен в Париж, где он продемонстрировал свои научные достижения в области электричества и поразил всех присутствующих, включая Наполеона Бонапарта.
Среди множества полученных наград Наполеон сделал его кавалером ордена Почетного легиона. В 1805 г. он был избран иностранным членом Геттингенской академии наук, а в 1808 г. — иностранным членом Баварской академии наук.
Наполеон был очень доволен успехами итальянцев, вскоре после создания в Италии Республики Западная Сардиния он сделал Вольта графом и сенатором Ломбардского королевства и пожаловал ему пенсию.
Через несколько лет, после поражения Франции в 1815 году, австрийский император назначил его директором философского факультета Падуанского университета.
В конце жизни Алессандро Вольта удалился в свою загородную резиденцию в Камнаго, недалеко от Комо, где и умер 5 марта 1827 года.
Его мавзолей украшен скульптурами и рельефами в неоклассическом храмовом стиле, созданными архитектором Мельхиорре Нозетти и завершенными в 1831 году.
Мавзолей Аллесандро Вольта
Гальваническое электричество
Врачи XVIII в, неоднократно изучали действие электричества на живые ткани, пользуясь электростатическими машинами и атмосферным электричеством. В 1786 г. Луиджи Гальвани, профессор анатомии Болонского университета, заметил сокращение мышц препарированной лягушки, когда ее трогали ножом, лежавшим вблизи кондуктора электростатической машины.
Гальвани повторил этот опыт, подвешивая лягушку на проволоке к громоотводу, и, наконец (в 1789 г.) просто подвесил лапки лягушки на медном крючке к железным перилам балкона. Мышцы лягушки сильно сокращались каждый раз. когда они касались перил. Налицо был новый источник электричества, который производил те же действия, что и лейденская банка.
Гальвани в вышедшей в 1791 году работе приписал телам животных особый род электричества. По его мнению положительное электричество идет к нервам, а отрицательное — к мускулам. Нервы и мускулы являются как бы двумя обкладками лейденской банки, и разряд происходит, когда их соединяют металлическим проводником.
Однако Алессандро Вольта в Павии, продолжая опыт Гальвани, пришел к совершенно иному взгляду. Вольта обратил внимание на то обстоятельство, что проволоки во всех опытах состояли из двух различных металлов, и приписал возникновение электричества контакту двух металлов.
В этом направлении он и производил дальнейшие опыты. Вольта пользовался конденсатором из цинковой и медной пластинок с тонким изолирующим слоем шеллака между ними и соединил одну из пластинок с электроскопом. Когда проволока, прикрепленная к одной пластинке, касалась другой, они заряжались.
Этот заряд Вольта приписал электродвижущей силе контакта двух проводников и рядом опытов установил зависимость этой силы от выбранной пары металлов.
Вольта не видел химической природы возникновения заряда, но практически пришел к тому, что стал опускать медные и цинковые пластинки в кислоту. При этом в каждой паре создавалась приблизительно такая электродвижущая сила, какая позже стала практической единицей напряжения и была названа вольтом.
Вольта соединил эти пары друг с другом в столбах, состоявших из медных и цинковых дисков с суконными или бумажными кружками, пропитанными кислотой, между ними. Такая батарея гальванических элементов была названа вольтовым столбом.
Вольтов столб
Каково значение Вольта в истории электрической техники?
Прежде всего благодаря его открытиям электрическая техника получила источник непрерывного тока. Эта непрерывность выражала непрерывное превращение одной формы энергии в другую.
Вольта не понимал химического происхождения тока в его элементах, но именно эти элементы дали теории электричества оружие для такого понимания.
В его работах электричетво впервые выступило как ток, как общая форма энергии, через которую одна форма энергии превращается в другую. Поэтому Майкл Фарадей, больше всех и пользовавшей этот принцип в своей теории, а гальванический ток — в своих экспериментах, пишет о Вольта, что «он первый сделал пролом в умственной темноте и открыл дорогу в неизвестное до того знание».
Еще раньше открытый Вольта плоский конденсатор позволил Лавуазье и Лапласу заметить выделение электричества при растворении железа или углекислого кальция в кислоте.
Джозеф Пристли еще в 1772 г. показал разложение воды. Генри Кавендиш заметил получение азотной кислоту в воздухе при прохождении электрической искры. Клод Луи Бартолле разложил искрой аммиачный газ (1785 г.). Однако только гальваническое электричество, только вольтов столб создали электрохимию.
Открытие Вольта, сделанное в 1796 г., было опубликовано (в Англии) в 1800 г. В том же году Уильям Никольсон и Энтони Карлейль открыли электролиз.
Они пользовались вольтовым столбом из 17 серебряных монет в полкроны, медных дисков и суконных кусков, пропитанных раствором поваренной соли. Когда концы проволок были опущены в воду, из нее начинали выделиться пузырьки, Никольсон обнаружил, что это — пузырьки водорода.
Затем Никольсон и Карлейль впаяли медные проволоки в трубку с водой и заметили, что на отрицательном полюсе появляется водород, а положительный полюс окисляется. Заменив медные проволоки платиновыми, они получили и на положительном полюсе газ — кислород.
Работы Никольсона были продолжены Гемфри Дэви. Уже в 1801 г. он приступает к продолжению опытов Вольта.
Его первое сообщение в Королевском институте в июне 1801 г. называлось «Описание некоторых гальванических соединений, образуемых размещением отдельных металлических пластинок и жидкостей, подобно новому гальваническому прибору Вольта».
Опыты Дэви дали ряд новых элементов из пластинок разных металлов и из металлических и угольных пластинок. Однако основное открытие Дэви заключалось в применении электролиза к разложению щелочей. Действием тока он выделил из щелочей калий и натрий.
Результаты своих опытов он опубликовал в 1807 г. в Королевском обществе: «О некоторых новых случаях химических изменений, вызванных электричеством, в частности о разложении нелетучих щелочей и о выделении новых веществ, которые являются их основаниями, а также об общей природе щелочных тел».
Парижская академия поручила Гей-Люссаку и Тенару проверить результаты опытов Дэви. Они целиком подтвердились. Дэви удалось доказать элементарную природу хлора.
На основе проделанных опытов Дэви выставил электрохимическую теорию, объединявшую электрические и химические явления. «Из результатов моих опытов в 1801, 1802 и 1803 гг., — пишет Дэви. — и других новых фактов, которые показали, что огнеупорные вещества и кислород, щелочи и кислоты, благородные и окисляющиеся металлы, — все имеют связь с явлениями положительного и отрицательного электричества, я заключил, что соединение и разложение электричеством могут считаться явлениями, аналогичными с теми, которые следуют закону электрического притяжения и отталкивания».
Большой заслугой Дэви является значительное усовершенствование и увеличение размеров гальванических приборов. С этим связано и открытие вольтовой дуги. Соединив проволоки большой гальванической батареи Королевского института (2000 двойных пластинок) с углями, Дэви получил между концами углей большую дугу (1810 г.).
Правда, еще раньше были опубликованы сообщения о подобных опытах. «Journal de Paris» в номере от 22 марта 1802 г. сообщает, что гражданин Робертсон получает при сближении углей ослепительную искру, а в 1803 г. в Петербурге выходит «Известие о гальвано-вольтовских опытах профессора физики Медико-химической академии Василия Петрова», где упоминаются «яркий белый свет и пламя».
Упомянутые работы были произведены Дэви в течение двух первых десятилетий XIX в. В 1813 году он поехал на континент, где непосредственно общался с Ампером, Гумбольдтом, Гей-Люссаком, Кювье, Лапласом и производил опыты совместно с некоторыми из них.
Эта поездка входят в историю учения об электричестве, главным образом, потому, что в ней в качестве слуги и ассистента Дэви участвовал Михаил Фарадей. Но это уже совершенно другая история.
Смотрите - Роль Гемфри Дэви в жизни Майкла Фарадея