气压计的水银柱在排气泵容器内下降;在true 空中,虹吸失败;压力降低,沸点降低。动物(蜜蜂、老鼠、鳗鱼等。)无法在泵入空的容器中维持生命。时钟和钟表都不会报时。这些在今天看来都是很常识性的东西,但在17世纪却很新鲜。所有这些都被英国科学家罗伯特·波义耳的实验所证明。
英国科学家罗伯特·波义耳是17世纪实验哲学的先驱。他出生在一个骑士家庭。与他的父亲和兄弟们在射箭上的勇敢和技巧不同,博伊尔从小就体弱多病,个子小,但他从小就有一个特点:为了做好工作,他可以安静地坐很长时间。
英国科学家罗伯特·波义耳
波义耳生活在英国资产阶级革命时期,也是现代科学开始出现的时代。这是一个巨人大量涌现的时代。在他科学生涯的早期,气体物理学是科学界的一个热门研究方向。
气体实验仪器
当时法国科学家基于实验得出“空 Qi没有弹性”的结论,波义耳声称法国科学家的实验无法解释任何问题。他指出,活塞之所以不能反弹,是因为他们用的活塞太紧了。有些人认为,如果活塞稍微松一点,周围就会漏气,影响实验。罗伯特博伊尔承诺要做出一个密封性适中的优秀活塞,证明了上面的实验是错误的。
1659年,在了解了格里克的神奇水泵后,他决定设计一个更好的水泵。他和他的年轻助手胡克制造了一个复杂的泵。这种装置的微妙之处在于,它使观察者能够看到玻璃试管的内部,并允许人们指导甚至控制实验的发展。空气泵现在看起来不起眼,但那时候极其昂贵,世界上只有四个气泵。
博伊尔定律
因为博伊尔的泵大多是根据他自己的想法设计的,由罗伯特·胡克制造,所以整个机器非常复杂。尽管有其缺点,他还是对空气体压力和稀薄空气体中的现象做了一系列实验,并于1660年出版了《关于空气动弹性及其效应的物理学和力学新实验》一书。在书中,他详细描述了43个实验,解释了空气体在不同现象中的作用,测试了泵送空空气体时的氧化、磁场、声音和气压特性,测试了增加气压对不同物质的影响。
在这本书里,波义耳对气体的“弹性”提出了两种可能的解释。一种认为气体粒子被看作是许多细小的弹性发丝;另一种认为粒子在热的扰动下做涡旋运动,这种运动引起弹性。但这本书出版后,遭到了莱纳斯的攻击,莱纳斯是一名教会牧师,以在荷兰学习科学为名。
Linus不相信有真空的说法。他认为空气体的重量和弹性不可能大到足以承受托里切利管中29英寸水银的重量并与之平衡。他说气压计里的水银柱是由某种特殊的看不见的线悬挂着的,这条线在管子的上端。他甚至要求在密封玻璃管理的上端时用手触摸,试图找到这条看不见的线。
为了反驳这种莫须有的批评,波义耳发表了《关于空齐的弹性与重量理论的一个回复》,并决定重新做实验。从这个意义上说,我得感谢莱纳斯神父。没有这种荒谬的批判,波义耳可能永远找不到以他命名的法律。
博伊尔将一根长玻璃管弯成两臂不同长度的U型管(虹吸管),将短臂上端密封,附上刻度,然后将水银一点一点倒入管内,使玻璃管两边的水银相等,记下刻度。然后把密封侧的空气糖压缩到原来的一半。博伊尔发现,管子长臂上的水银柱比另一臂高出29英寸。这说明“当空气体的密度增加到原来的2倍左右时,其弹性也增加了2倍”。
但是这个玻璃管被意外打碎了,博伊尔做了一个更长的管子,大约8英尺高。因为在室内使用时间太长,只能用绳子挂在二楼楼梯上做实验。他使seal 空气体的压强从1英寸变为117英寸高的银柱,从一个极端到另一个极端做了40多个实验。每次他都把观测值和根据温度不变时压强与膨胀成反比的假设应该得到的值进行比较,发现两者非常一致,从而得到了历史上除了运动现象之外的另一个自然测量定律
1666年,玻意耳发表了《流体静力学悖论》一文,有力驳斥了轻流体不能对重流体施加压力的传统偏见,并得出气体体积与压力成反比的结论,这是玻意耳气体定律最初的出版形式,为分子运动理论的发展开辟了道路。
借助空气泵实验,玻意耳提出了人类历史上第一个被发现的“定律”——“玻意耳定律”。当他对堵塞的空气体施加双倍压力时,空气体的体积将减半。当施加3倍的压力时,体积将变成原来的1/3。
根据实验结果,玻意耳在1662年提出:“密闭容器中的定量气体与恒温下气体的压力和体积成反比。”这是描述气体运动的第一定律,为气体的定量研究和化学分析奠定了基础。这个规律的伟大不在于它是如何计算或应用的,而在于这个规律的不朽,因为它是人类历史上第一个发现的“规律”,证明宇宙中存在不变的规律。
一个世纪后,法国的查理和盖伊·吕萨克建立了更为全面的数量规律。
实验表明,在恒温条件下,一定质量的某种气体的压强与其体积成反比。
这个结论是英国科学家博伊尔(1627-1691)和法国科学家埃德姆·马略特(1620-1684)通过实验发现的,这就是所谓的博伊尔定律。这些实验在他的《新机械物理实验-感觉空活力及其效用(大部分实验由新气动泵完成)》一书中有详细描述。
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