Алессандро Вольта | |
---|---|
Рожденный | ( 1745-02-18 )18 февраля 1745 г. |
Умер | 5 марта 1827 г. (1827-03-05)(82 года) Комо, Ломбардия-Венеция , Австрийская империя |
Национальность | итальянский |
Известный | |
Супруг | Тереза Перегрини |
Дети | 3 сына |
Награды |
|
Научная карьера | |
Поля | Физика и химия |
Статьи о |
Электромагнетизм |
---|
Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта ( / ˈ v oʊ l t ə , ˈ v ɒ l t ə / , итал . [alesˈsandro ˈvɔlta] ; 18 февраля 1745 — 5 марта 1827) — итальянский физик и химик , пионер электричества и мощности [1] [2] [3] и считается изобретателем электрической батареи и первооткрывателем метана . Он изобрел вольтов столб в 1799 году и сообщил о результатах своих экспериментов в двухчастном письме президенту Королевского общества [4] [5] , которое было опубликовано в 1800 году [6]. С помощью этого изобретения Вольта доказал, что электричество можно получать химическим путём, и развенчал распространённую теорию о том, что электричество вырабатывается исключительно живыми существами. Изобретение Вольта вызвало большой научный резонанс и побудило других проводить подобные эксперименты, что в конечном итоге привело к развитию области электрохимии . [5]
Вольта вызвал восхищение у Наполеона Бонапарта своим изобретением и был приглашен в Институт Франции , чтобы продемонстрировать свое изобретение членам института. На протяжении всей своей жизни Вольта пользовался определенной близостью с императором, который оказывал ему многочисленные почести. [7] Вольта занимал кафедру экспериментальной физики в Университете Павии почти 40 лет и был широко боготворим своими студентами. [7] Несмотря на свой профессиональный успех, Вольта был склонен к домашней жизни, и это стало более очевидным в его последние годы, когда он имел тенденцию жить уединенно от общественной жизни и больше ради своей семьи. Он умер в 1827 году от серии болезней, которые начались в 1823 году. [7] Единица электрического потенциала СИ названа вольтом в его честь.
Вольта родился в Комо , городе на севере Италии , 18 февраля 1745 года. Его отец, Филиппо Вольта, был дворянского происхождения. Его мать, Донна Маддалена, происходила из семьи Индзаги. [8] В 1794 году Вольта женился на аристократке, также родом из Комо, Терезе Перегрини, с которой он воспитал троих сыновей: Занино, Фламинио и Луиджи.
В 1774 году он стал профессором физики в Королевской школе в Комо. Год спустя он усовершенствовал и популяризировал электрофорус , устройство, которое производило статическое электричество . Его продвижение было настолько обширным, что ему часто приписывают его изобретение, хотя машина, работающая по тому же принципу, была описана в 1762 году шведским экспериментатором Йоханом Вильке . [1] [9] В 1777 году он путешествовал по Швейцарии, где подружился с Г. Б. де Соссюром .
В период с 1776 по 1778 год Вольта изучал химию газов. Он исследовал и открыл метан после прочтения статьи Бенджамина Франклина из США о «горючем воздухе». В ноябре 1776 года он нашел метан в болотах Анджеры на озере Маджоре [ 10] и к 1778 году ему удалось выделить его. [11] Он придумал эксперименты, такие как воспламенение метана электрической искрой в закрытом сосуде.
Вольта также изучал то, что мы сейчас называем электрической емкостью , разрабатывая отдельные средства для изучения как разности электрических потенциалов ( V ), так и заряда ( Q ), и обнаружив, что для данного объекта они пропорциональны. [12] Это называется законом емкости Вольта, и для этой работы единица электрического потенциала была названа вольтом. [12]
В 1779 году он стал профессором экспериментальной физики в Университете Павии , и занимал эту кафедру почти 40 лет. [7] Лекции Вольты были настолько переполнены студентами, что последующий император Иосиф II приказал построить (на основе проекта Леопольда Поллака ) новый «физический театр», сегодня «Aula Volta». [13] Кроме того, император предоставил Вольте значительное финансирование для оснащения физического кабинета приборами, купленными Вольтой в Англии и Франции. В Музее истории университета Павии их насчитывается 150, которыми пользовался Алессандро Вольта. [14] [15]
Луиджи Гальвани , итальянский физик, открыл то, что он назвал «животным электричеством», когда два разных металла были соединены последовательно с лапкой лягушки и друг с другом. Вольта понял, что лапка лягушки служила как проводником электричества (то, что мы сейчас называем электролитом ) , так и детектором электричества. Он также понял, что лапки лягушки не имели отношения к электрическому току , который был вызван двумя разными металлами. [16] Он заменил лапку лягушки пропитанной рассолом бумагой и обнаружил поток электричества другими способами, знакомыми ему по его предыдущим исследованиям. Таким образом, он открыл электрохимический ряд и закон, согласно которому электродвижущая сила (ЭДС) гальванического элемента , состоящего из пары металлических электродов, разделенных электролитом, равна разнице между их двумя электродными потенциалами (таким образом, два одинаковых электрода и общий электролит дают нулевую чистую ЭДС). Это можно назвать законом Вольты электрохимического ряда.
В 1800 году в результате профессионального разногласия по поводу гальванического отклика, пропагандируемого Гальвани, Вольта изобрел вольтов столб , раннюю электрическую батарею , которая производила постоянный электрический ток. [17] Вольта определил, что наиболее эффективная пара разнородных металлов для производства электричества — это цинк и медь . Первоначально он экспериментировал с отдельными ячейками последовательно, каждая ячейка представляла собой винный кубок, наполненный рассолом , в который были погружены два разнородных электрода. Вольтов столб заменил кубки картоном, пропитанным рассолом.
Объявляя о своем открытии вольтова столба, Вольта отдал дань уважения влиянию Уильяма Николсона , Тиберия Кавалло и Авраама Беннета . [18]
Батарея, созданная Вольта, считается одним из первых электрохимических элементов. Она состоит из двух электродов: один из цинка , другой из меди . Электролитом является либо серная кислота, смешанная с водой, либо форма соляного раствора . Электролит существует в форме 2 H + и SO2−4. Металлический цинк, который стоит выше в электрохимическом ряду , чем медь и водород, окисляется до катионов цинка (Zn 2+ ) и создает электроны, которые перемещаются к медному электроду. Положительно заряженные ионы водорода ( протоны ) захватывают электроны с медного электрода, образуя пузырьки газообразного водорода, H 2 . Это делает цинковый стержень отрицательным электродом, а медный стержень положительным электродом. Таким образом, есть два вывода, и электрический ток будет течь, если они соединены. Химические реакции в этом гальваническом элементе следующие:
Металлическая медь не реагирует, а действует как катализатор для образования газообразного водорода и электрод для электрического тока. Анион сульфата ( SO2−4) также не вступает в химическую реакцию, а перемещается к цинковому аноду, чтобы компенсировать заряд образующихся там катионов цинка. Однако у этой ячейки есть и некоторые недостатки. Она небезопасна в обращении, так как серная кислота, даже разбавленная, может быть опасной. Кроме того, мощность ячейки со временем уменьшается, поскольку газообразный водород не выделяется. Вместо этого он накапливается на поверхности медного электрода и образует барьер между металлом и раствором электролита.
В 1809 году Вольта стал ассоциированным членом Королевского института Нидерландов . [19] В честь его работы в 1810 году Наполеон Бонапарт пожаловал Вольте титул графа. [1]
В 1819 году Вольта вышел на пенсию и поселился в своем поместье в Камнаго, frazione Комо , Италия , которое теперь называется «Камнаго Вольта» в его честь. Он умер там 5 марта 1827 года, сразу после своего 82-го дня рождения. [20] Останки Вольты были захоронены в Камнаго Вольта. [21]
Наследие Вольты отмечено мемориалом Темпио Вольтиано , расположенным в общественных садах у озера. Также в его честь был построен музей, в котором экспонируется часть оборудования, которое Вольта использовал для проведения экспериментов. [22] Рядом находится Вилла Ольмо , в которой размещается Фонд Вольтиана, организация, содействующая научной деятельности. Вольта проводил свои экспериментальные исследования и создавал свои первые изобретения недалеко от Комо. [23]
В старом кампусе университета Павии находится классная комната (Aula Volta), заказанная императором Иосифом II Леопольдо Поллаку в 1787 году для лекций Алессандро Вольты, [13] а в Музее истории университета находится множество научных приборов, принадлежавших Вольте, а также его стул и доска. [14]
Его изображение было изображено на итальянской банкноте достоинством 10 000 лир (1990–1997) вместе с эскизом его гальванического элемента. [24]
В конце 2017 года компания Nvidia анонсировала новую микроархитектуру графических процессоров , ориентированную на рабочие станции, под названием Volta .
Вид электрического угря Electrophorus voltai , описанный в 2019 году и являющийся самым мощным производителем биоэлектричества в природе, был назван в честь Вольта. [25]
Вольта был воспитан как католик и всю свою жизнь продолжал придерживаться своей веры. [26] Поскольку он не был рукоположен в сан священника, как ожидала его семья, его иногда обвиняли в нерелигиозности, и некоторые люди строили предположения о его возможном неверии, подчеркивая, что «он не присоединился к Церкви», [27] или что он фактически «игнорировал призыв церкви». [28] Тем не менее, он развеял сомнения в декларации веры, в которой сказал:
Я не понимаю, как кто-либо может сомневаться в искренности и постоянстве моей привязанности к религии, которую я исповедую, римской, католической и апостольской религии, в которой я родился и вырос, и которую я всегда исповедовал, внешне и внутренне. Я действительно, и слишком часто, терпел неудачу в выполнении тех добрых дел, которые являются признаком католического христианина, и был виновен во многих грехах: но по особой милости Божией я никогда, насколько мне известно, не колебался в своей вере... В этой вере я признаю чистый дар Божий, сверхъестественную благодать; но я не пренебрегал теми человеческими средствами, которые подтверждают веру и ниспровергают сомнения, которые порой возникают. Я внимательно изучал основания и основу религии, труды апологетов и нападающих, доводы за и против, и могу сказать, что результатом такого изучения является облечение религии в такую степень вероятности, даже по чисто естественной причине, что всякий дух, не испорченный грехом и страстью, всякий благородный по природе дух должен любить и принимать ее. Пусть это исповедание, которое было испрошено у меня и которое я охотно даю, записанное и подписанное моей собственной рукой, с полномочиями показывать его кому угодно, ибо я не стыжусь Евангелия, пусть оно принесет добрые плоды! [29] [30]