El científico alemán Röntgen descubrió el fenómeno de la radiación en 1895 y desveló el misterio de los rayos X. En el ámbito de la biología, los científicos alemanes Schleiden y Wang Shi establecieron la teoría celular a finales de los años 30 (65438-2009) basándose en un resumen de los resultados de sus predecesores. Desde 65438 hasta 0859 se publicó oficialmente "El origen de las especies" del biólogo británico Darwin. Desde entonces, se ha establecido la teoría de la evolución de Darwin de gran importancia, que ha iluminado profundamente los pensamientos y las almas humanas. En términos de química, el científico ruso Mendeleev descubrió la periodicidad de los elementos químicos en 1868, sentando las bases de la química inorgánica. Fueron necesarios treinta o cuarenta años para que la química orgánica se estableciera a partir de 1870. El establecimiento de sistemas teóricos de ciencias naturales como la física, la química y la biología en el siglo XIX preparó las condiciones para la nueva revolución necesaria para el desarrollo del capitalismo. Estos grandes avances en las ciencias naturales y una serie de resultados revolucionarios se utilizaron rápida y ampliamente en la producción industrial, lo que finalmente desencadenó una nueva y mayor revolución tecnológica. Michael Faraday (1791 ~ 1867 d. C.) fue un físico, químico y famoso científico autodidacta británico. Nacido en una familia pobre de herreros en Newington, Surrey. Sólo fue a la escuela primaria. En 1831, logró un avance clave en el campo de fuerza que cambió para siempre la civilización humana. 1865438+En mayo de 2005, regresó a la Royal Institution para realizar investigaciones químicas bajo la dirección de David. Fue elegido miembro de la Royal Society en 1824, nombrado director del Laboratorio de la Royal Society en febrero de 1825 y profesor de química en la Royal Society de 1833 a 1862. Recibió la Medalla Rumford y la Medalla Real en 1846.
(1) Logros eléctricos
En 1825, David encargó a Faraday que realizara experimentos con vidrio óptico, que duraron seis años sin avances significativos. No fue hasta la muerte de David en 1829 que Faraday detuvo este trabajo sin sentido y comenzó otros experimentos significativos. En 1831, inició una serie de importantes experimentos y descubrió la inducción electromagnética. Aunque pudo haber anticipado este resultado en su trabajo anterior con Francesco Zade, este descubrimiento todavía puede considerarse una de las mayores contribuciones de Faraday. Su exposición estableció ante el mundo el concepto de que "los cambios en los campos magnéticos producen campos eléctricos". Esta relación está modelada por la ley de inducción electromagnética de Faraday y se convierte en una de las cuatro ecuaciones de Maxwell. Cuando Faraday estudió electrostática, descubrió que las cargas de un conductor cargado sólo se adhieren a la superficie del conductor, y las cargas de estas superficies no tienen ningún efecto en el interior del conductor. La razón de esta situación es que las cargas en la superficie del conductor se redistribuyen a un estado estable mediante fuerzas electrostáticas mutuas, de modo que las fuerzas electrostáticas generadas por cada par de cargas se anulan entre sí. Este efecto se llama efecto de sombra y se aplica a la jaula de Ferrari.
(2) Logros en química
Los primeros logros químicos de Faraday se produjeron cuando era asistente de David. Pasó mucho tiempo estudiando el cloro y descubrió dos carburos de cloro. Faraday fue también el primer estudioso en observar experimentalmente la difusión de gases (aunque de forma aproximada). Este fenómeno fue publicado por primera vez por John Dalton y su importancia fue revelada por Thomas Graham y Joseph Rothschild. Licuó con éxito varios gases, estudió diferentes aleaciones de acero y creó muchos vidrios nuevos para experimentos ópticos. Más tarde, una de estas muestras encontró un lugar en la historia porque Faraday colocó vidrio en un campo magnético y descubrió que los planos de luz polarizada eran desviados y repelidos por la fuerza magnética. Inventó una herramienta de calentamiento, precursora del mechero Bunsen, que se utilizó ampliamente en los laboratorios científicos como fuente de energía térmica.
Faraday logró logros en muchos campos de la química, descubriendo sustancias químicas como el benceno (a esta sustancia la llamó bicarbureto de hidrógeno), inventando el número de oxidación y gases licuados como el cloro. Descubrió la composición del hidrato de cloro, que fue descubierto por primera vez por David en 1810. Faraday también descubrió la ley de la electrólisis y popularizó muchos términos profesionales, como ánodo, cátodo, electrodo, ion, etc. La mayoría de estos términos fueron inventados por William Sewell.
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James Clerk Maxwell, físico y matemático británico. En la historia de la ciencia se dice que Newton unificó las leyes del movimiento en el cielo y en la tierra, que fue la primera gran síntesis. Maxwell unificó la electricidad y la luz, que fue la segunda gran síntesis, por lo que debería ser tan famoso. como Newton. "Sobre la electricidad y el magnetismo" se publicó en 1873 y también se considera el clásico de la física más importante después de los "Principios matemáticos de la filosofía natural" de Newton. Sin electromagnetismo, no habría tecnología eléctrica moderna ni civilización moderna.
Los principales logros de James Clerk Maxwell
(1) Teoría del electromagnetismo
Después de ocho años de arduo trabajo, la monografía de Maxwell sobre electromagnetismo finalmente se publicó en 1873. Sí, el libro se llama "Teoría general del electromagnetismo". En la teoría general del electromagnetismo, Maxwell aplicó las ecuaciones de Lagrange más a fondo que antes, ampliando el sistema formal de dinámica. Alrededor de este período, los matemáticos británicos y de Europa continental tendieron en general a hacer un uso más extenso de la dinámica analítica en problemas físicos, y los métodos de Maxwell coincidieron con los de los matemáticos. Además, sus métodos y conocimientos eran novedosos y atrajeron a mucha gente. Al aplicar esta popular tendencia de investigación al electromagnetismo, hizo de la moda su resultado único. Maxwell utilizó un argumento muy nuevo sobre la simetría de los términos y la estructura vectorial para expresar la función lagrangiana del sistema electromagnético en su forma más común. La aplicación del método lagrangiano por parte de Maxwell fue el primer intento, ya que era casi un nuevo enfoque de la teoría de la física. Pasarían muchos años antes de que otros físicos utilizaran plenamente este método para estudiar los campos electromagnéticos.
(2) Líneas de fuerza en física
En 1862, Maxwell completó su artículo "Sobre líneas de fuerzas físicas". La teoría de la línea del campo magnético físico de Maxwell amplió la hipótesis de la rotación en el campo magnético desde la materia ordinaria hasta el éter. Consideró la disposición de los vórtices en las profundidades de los fluidos incompresibles. En circunstancias normales, la presión es la misma en todas las direcciones, pero la fuerza centrífuga generada por la rotación hace que cada vórtice se contraiga longitudinalmente, ejerciendo una presión meridional, que simula exactamente la distribución de tensiones mencionada en la teoría de la línea de fuerza de Faraday. Dado que la velocidad angular de cada vórtice es proporcional a la fuerza del campo magnético local, Maxwell derivó las mismas fórmulas para las fuerzas entre imanes, corriente constante y diamagnetismo que la teoría existente. Basándose en observaciones y experimentos con fluidos, Maxwell creía que la razón por la que cada vórtice puede girar libremente en la misma dirección es porque hay una capa de partículas diminutas entre cada vórtice y su vórtice adyacente. Estas partículas son exactamente iguales a la electricidad.
(3) Teoría de la dinámica del campo electromagnético
El cuarto artículo "Teoría de la dinámica del campo electromagnético" se publicó en 1865, que proporcionó un nuevo marco teórico para utilizar la velocidad de la luz para resolver puramente problemas fenomenológicos. A partir de experimentos y de varios principios dinámicos generales se demostró que la propagación de ondas electromagnéticas en el espacio puede ocurrir sin suposiciones especiales sobre los vórtices moleculares o las fuerzas entre partículas cargadas. En este artículo, Maxwell refinó sus ecuaciones. Usó métodos matemáticos desarrollados por Lagrange y Hamilton para derivar las ecuaciones de onda para los campos eléctricos y magnéticos directamente a partir de las ecuaciones. La velocidad de propagación de una onda es el recíproco de la media geométrica del coeficiente dieléctrico y el coeficiente de permeabilidad magnética, que es exactamente igual a la velocidad de la luz. Este resultado es totalmente coherente con los cálculos de Maxwell de hace cuatro años. En este punto, la existencia de ondas electromagnéticas es segura. A partir de esto, Maxwell concluyó audazmente que la luz también es una onda electromagnética. La vaga conjetura de Faraday sobre la teoría electromagnética de la luz se convirtió en una inferencia científica gracias a los cuidadosos cálculos de Maxwell. A partir de entonces, los nombres de Faraday y Maxwell, al igual que los nombres de Newton y Galileo, quedaron unidos y brillaron para siempre en el mundo de la física. Maxwell escribió una vez sobre su artículo en una carta. Dijo: "Estoy completando una teoría electromagnética que involucra la luz. Hasta que esté seguro de que surge la teoría opuesta, creo que esta teoría es un arma poderosa. A partir de 1865, Maxwell renunció como presidente de la Real Academia de Ciencias y comenzó a concentrarse". en Participar en investigaciones científicas, resumir sistemáticamente los resultados de las investigaciones y escribir monografías sobre electromagnetismo.
(4) Ecuación de cuatro elementos
Muchos años antes de Maxwell, la gente había realizado extensas investigaciones sobre los dos campos de la electricidad y el magnetismo, y todos sabían que estaban estrechamente relacionados. . Se habían descubierto varias leyes del electromagnetismo, aplicables a situaciones específicas, pero antes de Maxwell no existía una teoría completa y unificada. Maxwell podía describir con precisión las características del campo electromagnético y su interacción con el breve conjunto de ecuaciones de cuatro elementos enumerados (pero era muy complicado). De esta forma, resumió el fenómeno del caos en una teoría unificada y completa. Durante un siglo, las ecuaciones de Maxwell se han utilizado ampliamente en la ciencia teórica y aplicada.
(5) Astronomía y Termodinámica
Aunque Maxwell es principalmente famoso por sus contribuciones al electromagnetismo y la óptica, también hizo importantes contribuciones a muchos otros temas, incluyendo la Astronomía y la Termodinámica. Uno de sus intereses especiales es la cinemática de los gases. Maxwell se dio cuenta de que no todas las moléculas de gas se mueven a la misma velocidad. Algunas moléculas se mueven muy lentamente, otras muy rápido y otras extremadamente rápido. Maxwell derivó una fórmula para encontrar el porcentaje de moléculas en un gas conocido que se mueven a cierta velocidad. Esta fórmula se llama distribución de Maxwell, es una de las fórmulas científicas más utilizadas y juega un papel importante en muchas ramas de la física.
(6) Establecimiento del Laboratorio Cavendish
Otro trabajo importante de Maxwell fue el establecimiento del primer laboratorio de física en la Universidad de Cambridge, el famoso Laboratorio Cavendish. Este laboratorio tuvo un impacto extremadamente importante en el desarrollo de la física experimental, y en este laboratorio trabajaron muchos científicos famosos. El Laboratorio Cavendish es incluso conocido como "la cuna de los premios Nobel de física". Como primer director del laboratorio, Maxwell hizo una maravillosa exposición de la futura política docente y el espíritu de investigación del laboratorio en su discurso inaugural en 1871. Este fue un discurso importante en la historia de la ciencia. La línea de trabajo de Maxwell era la física teórica, pero sabía claramente que la era de la experimentación no había terminado. Criticó la tradicional física de "tiza" en Gran Bretaña en ese momento, pidió fortalecer la investigación de la física experimental y su papel en la educación universitaria, y estableció el espíritu de la ciencia experimental para las generaciones futuras.
James Prescott Joule (James Prescott Joule; 1818 65438 + 24 de febrero - 1889 65438 + 11 de octubre), físico británico, nació en Salford, un suburbio de Manchester. Por sus contribuciones al calor, la termodinámica y la electricidad, la Royal Society le otorgó su más alto honor, la Medalla Copley. Para conmemorarlo, las generaciones posteriores acortaron la unidad de energía o trabajo a "Joule" y marcaron el calor con la letra inicial "J" del apellido de Joule.
Los principales logros de James Prescott Joule
(1) Determinación del equivalente mecánico del calor
El principal aporte de Joule es que estudió Y la relación equivalente entre Se midió el trabajo térmico y mecánico. El primer artículo sobre investigación en este campo, "Sobre el efecto térmico del electromagnetismo y el valor del trabajo del calor", se publicó en el tercer número del volumen 23 del British Journal of Philosophy en 1843. Desde entonces, ha realizado experimentos con diferentes materiales y ha seguido mejorando el diseño experimental. Se descubrió que, aunque los métodos, equipos y materiales utilizados eran diferentes, los resultados no estaban muy alejados. Y a medida que mejora la precisión experimental, tiende a un cierto valor. Finalmente, escribió los resultados de muchos años de experimentos en un artículo y lo publicó en el "Philosophical Journal of the Royal Society" (Volumen 1850). El artículo escribió: Primero, ya sea sólido o líquido, el calor generado. por fricción siempre está relacionada con la fuerza consumida proporcional al tamaño. En segundo lugar, para que 1 libra de agua (medida en el vacío a una temperatura entre 50 y 60 grados Fahrenheit), para generar calor que aumenta 1 grado Fahrenheit, se requieren 772 libras de trabajo mecánico para bajar 1 pie. Continuó mejorando hasta 1878 e informó los resultados de las mediciones. Sus casi 40 años de trabajo de investigación proporcionaron pruebas indudables de la conversión mutua del movimiento térmico y otros movimientos y de la conservación del movimiento. Por lo tanto, Joule se convirtió en uno de los descubridores de la ley de conservación de la energía.
(2) El descubrimiento de la ley de Joule
En 1840 65438+2 meses, leyó un artículo sobre el calentamiento de la corriente eléctrica en la Royal Society y propuso que la corriente eléctrica genera calor a través de un conductor La ley; poco después, Leng Ci descubrió de forma independiente la misma ley, por lo que se la llamó ley de Joule-Lenz.
(3) Logros en termodinámica:
En 1852, Joule y W. Tang Musun (Kelvin) descubrieron el fenómeno de la caída de temperatura cuando el gas se expande libremente, al que se le llama Joule-Tom. . efecto inferior. Este efecto se utiliza ampliamente en criogenia y licuefacción de gases. Hizo un trabajo muy valioso para el desarrollo de la máquina de vapor.
Wilhelm Konrad Roentgen (alemán: Wilhelm Konrad RöNtgen, 27 de marzo de 1845 – 10 de febrero de 1923), físico alemán, descubrió los rayos X en 1895. 1901 Ganó el primer Premio Nobel de Física. Este descubrimiento anunció la llegada de la era moderna de la física y provocó una revolución en la medicina.
(1) La contribución de William Conrad Roentgen
Roentgen realizó investigaciones experimentales en muchos campos de la física a lo largo de su vida, como el efecto magnético del movimiento dieléctrico en un condensador cargado. capacidad calorífica específica de los gases, conductividad térmica de los cristales, fenómenos piroeléctricos y piezoeléctricos, rotación del plano de polarización de la luz en los gases, relaciones fotoeléctricas, elasticidad de los materiales, fenómenos capilares, etc. 1895 65438 + 5 de octubre Roentgen descubre los rayos X. Su descubrimiento le valió grandes honores. 1901 Ganó el primer Premio Nobel de Física. Este descubrimiento anunció la llegada de la era moderna de la física y provocó una revolución en la medicina.
(2) Teoría celular
La teoría celular fue propuesta por el botánico alemán Schleiden y el zoólogo Wang Shi entre 1838 y 1839, y no se completó hasta 1858. Esta es una teoría sobre la composición de los seres vivos. La teoría celular demuestra la unidad estructural y la homología evolutiva de todo el mundo biológico. El establecimiento de esta teoría promovió en gran medida el desarrollo de la biología y proporcionó una importante base científica natural para el materialismo dialéctico. El mentor revolucionario Engels elogió una vez la teoría celular, la ley de conservación y transformación de la energía y la teoría de la selección natural de Darwin como uno de los descubrimientos científicos naturales más importantes del siglo XIX.
El químico ruso del siglo XIX Dmitri Mendeleev descubrió la ley periódica de los elementos y publicó la primera tabla periódica de elementos del mundo. El 2 de febrero de 1907, el químico ruso de renombre mundial murió de un infarto de miocardio, sólo 6 días antes de cumplir 73 años. Su obra maestra "Principios de Química" nació sobre la base de la ley periódica de los elementos. Fue reconocida como una obra estándar por la comunidad académica internacional a finales del siglo XIX y principios del XX. Fue publicada en 8 ediciones. e influyó en generaciones de químicos.
(1) La principal contribución de Mendeleev
La mayor contribución de Mendeleev al desarrollo de la química fue su descubrimiento de la ley periódica de los elementos químicos. A partir de criticar y heredar el trabajo de sus predecesores, revisó, analizó y resumió una gran cantidad de hechos experimentales, y concluyó que las propiedades de los elementos (y los elementos y compuestos que forman) dependen del peso atómico (ahora llamado según los estándares nacionales). Cambia periódicamente con el aumento de la masa atómica relativa, es decir, la ley periódica de los elementos. Compiló la primera tabla periódica de elementos basada en la ley periódica de los elementos, enumeró los 63 elementos descubiertos en la tabla e inicialmente completó la tarea de sistematizar los elementos. También dejó huecos en la tabla para predecir las propiedades de elementos desconocidos como el boro, el aluminio y el silicio (que Mendeleev llamó similares al boro, similares al aluminio y similares al silicio, que luego fueron descubiertos como escandio, galio y germanio). ), y señale que los pesos atómicos de algunos elementos medidos en ese momento eran incorrectos. Y no dispuso mecánicamente los valores del peso atómico en la tabla periódica. Años después, todas sus predicciones se confirmaron. El éxito del trabajo de Mendeleev conmocionó a la comunidad científica. Para conmemorar sus logros, la gente llama a la ley periódica y a la tabla periódica de elementos ley periódica y tabla periódica de elementos de Mendeleev.