Родился в Ницце. Он был вторым сыном лорда Чарлза Кавендиша, герцога Девонширского. Обучаясь в 1749-1753 гг., в Кембриджском университете, он проявил интерес к естественным наукам (следует отметить, отец, Чарлз Кавендиш немало времени уделял серьезным занятиям по метеорологии).
С 1860 г. Кавендиш – член Лондонского королевского общества, а в 1802 г. его избирают в Парижскую академию наук.
От дяди Кавендиш унаследовал немалое состояние; почти все доходы он тратил на проведение экспериментов. Кавендиш устроил в своем лондонском доме лабораторию, в которой собрал лучшие инструменты и приборы, существующие в то время.
Жан Батист Био, биограф Кавендиша назвал его богатейшим из ученых и ученейшим среди богачей. При этом Кавендиш жил очень скромно и уединенно.
За Кавендишем в частной жизни закрепилась репутация оригинала и чудака, он объяснялся со своими домочадцами только знаками, выбранными раз и навсегда, чтобы напрасно не терять слов и времени, и лишь с коллегами по науке, он беседовал с интересом.
Главные из трудов Кавендиша посвящены химии газов и разным разделам экспериментальной физики. В 1766 г. Кавендишем была опубликована первая из его важнейших работ по химии – «Искусственный воздух», в ней говорилось об открытии водорода («горючего воздуха»). Им была разработана и методика собирания, очистки газов и их изучения. В 1766 году с помощью этой методики, он смог получить в чистом воде водород и углекислый газ, а также установил их удельный вес и другие свойства.
Кавендишем в 1781 г. был определен состав воздуха, а в 1784 г. при сожжении водорода установлен химический состав воды, что опровергло представления об элементарности ее.
Кавендиш оставался стойким сторонником теории флогистона, но при этом он не оспаривал взгляды Антуана Лавуазье, своего современника, допускал, что кислородная теория последнего имеет право существовать.
Одновременно с Даниилом Резерфордом в 1772 г. Кавендиш сделал еще одно открытие – азот. Но результаты им были опубликованы значительно позже. В 1785 г. ученым были получены с помощью электрической искры оксиды азота, а также исследованы их свойства. Кавендиш показал, что если пропустить электрический разряд через воздух над водной поверхностью, возникает реакция азота с кислородом с образованием кислоты азота. Было при этом обращено внимание Кавендиша и на то, что 1/120 часть первоначального объема воздуха в реакцию не вступает. Так как методы анализа и приборы не были совершенны, Кавендишу не удалось обнаружить новый элемент в непрореагировавшем остатке – аргон, открыт Уильямом Рамзаем в 1894 г.
Многие из работ ученого в области теплоты и электричества получили известность благодаря публикации только спустя много лет после смерти Кавендиша (работы по электричеству – в 1879 г. опубликовал Джеймс Максвелл, а в 1922г. – вышло собрание трудов ученого).
Определение электрического потенциала также в науку ввел Кавендиш, исследуя как зависит емкость электрического конденсатора от среды, он изучал, как взаимодействуют электрические заряды, и тем самым предвосхитил закон Ш Кулона. Кавендишем впервые было сформулировано понятие теплоемкости. В 1790 г. ученым были сконструированы крутильные весы и с их помощью измерена сила притяжения двух сфер, подтвержден закон всемирного тяготения, определена гравитационная постоянная масса и средняя плотность Земли. в Кембриджском университете, которую в 1874 г. организовал Максвелл, носит имя Генри Кавендиша
.
) - и , член (с года).
- Излюбленным способом тратить деньги была для Кавендиша благотворительная деятельность. Как-то раз, узнав, что студент, помогавший ему упорядочивать библиотеку, оказался в трудной финансовой ситуации, Кавендиш немедленно выписал ему чек на 10 тысяч фунтов - сумму по тем временам громаднейшую. Подобным образом он поступал всю жизнь - и, тем не менее, всегда располагал миллионами фунтов стерлингов, будто обладал сказочным «неразменным рублем». Кое-кто полагает, что сие неисчерпаемое богатство принесли ему успешные занятия , но это, разумеется, лишь предположение.
- Кавендиш вёл себя по отношению к окружающим, по меньшей мере, странно: он не переносил, когда кто-либо к нему обращался, а уж если с ним заговаривал на улице какой-нибудь незнакомец, Кавендиш молча отворачивался, подзывал кэб и немедленно возвращался домой. Женщин он вообще считал какой-то разновидностью людей, с которой не желал иметь ничего общего. К дому он приказал пристроить наружную лестницу и велел слугам пользоваться только ею. Тех же из них, кто осмеливался воспользоваться внутренней, он немедленно увольнял.
- Рассказывают такой случай. Однажды Кавендиш ужинал в клубе Королевского научного общества. В это время в окне расположенного напротив дома появилась молодая красивая женщина и принялась рассматривать проезжающие экипажи. Многие из присутствующих в клубе мужчин подошли к окну, чтобы получше её разглядеть. Решив почему-то, что они любуются полной луной, Кавендиш было к ним присоединился, но поняв свою ошибку, тут же покинул клуб, вслух выражая своё отвращение к происходящему.
- Завещание учёного содержало категорическое требование, чтобы склеп с его гробом сразу после похорон был наглухо замурован, а снаружи не было никаких надписей, указывающих, кто в этом склепе похоронен. Так и было сделано. Кавендиша похоронили года в соборе в . Ни осмотра тела, ни трупа не производили. И ни одного достоверного портрета Кавендиша тоже не сохранилось.
- Большинство научных работ Кавендиша не публиковалось вплоть до года, и даже сейчас несколько ящиков, заполненных рукописями и приборами, назначение которых не поддается определению, остаются неразобранными. А то немногое, что известно, выглядит весьма необычно. Кавендиш проводил научные эксперименты, на целые столетия опережая своё время. Так, например, он рассчитал отклонения световых лучей, обусловленные массой
Биография
Генри Кавендиш родился 10 октября 1731 года в Ницце в семье лорда Чарльза Кавендиша, сына второго герцог Девоншира Вильяма Кавендиша, и леди Анны Грей, дочери первого герцога Кента Генри Грея. Младший брат Генри Фредерик получил серьёзные повреждения мозга в результате случайного падения в возрасте двадцати одного года во время своего последнего года в Кембриджском университете . Данные свидетельствуют о том, что он пытался повторить знаменитый эксперимент Бенджамина Франклина о природе молнии во время приближающейся грозы , и упал из верхнего окна здания. Он нуждался в специальном уходе на протяжении всей своей жизни. Леди Анна умерла, предположительно от туберкулеза, вскоре после рождения Фредерика, так что ни один из мальчиков не знал мать. Семья Кавендишей была тесно связана с многими аристократическими семьями Великобритании, ее история насчитывает около восьми веков и восходит к эпохе норманнов .
Генри вместе со своим братом Фредериком получил начальное образование дома. Первоначально планировалось продолжить обучение братьев в Итоне - классической английской школе, дававшей хорошую подготовку будущим государственным деятелям. Однако ни Генри, ни его брат, не проявляли склонности к юридической науке, поэтому отец решил отправить их в специализированное научное учреждение. Он остановился на академии Хакни, многие из преподавателей которой были тесно знакомы с передовыми умами современной науки. Генри и Фредерик были первыми членами семьи Кавендишей, окончившими академию Хакни, однако позднее эта школа стала очень популярной среди других аристократических английских семей.
В 1749 году в возрасте до восемнадцати лет Генри поступает в Кембриджский университет и, продолжая родовую традицию, становится двадцать первым членом семьи Кавендишей, поступившим в этот университет. Его брат Фердерик поступает в университет двумя годами позже. Обучение в университете, впитавшем в себя идеи Исаака Ньютона, сильно повлияло на мировоззрения братьев. Генри Кавендиш уходит из университета в 1753 году, не получая ученой степени, поскольку не видит необходимости в академической карьере. После ухода из университета он начинает вести собственные научные исследования в уединении своего жилища.
Научные достижения
Пневматическая химия
Опубликованные работы Кавендиша касаются в основном исследованиям газов и относятся к периоду 1766-1788 гг. Мы остановимся на основной работе ученого «Искусственный воздух ». Эта работа представляет большой научный интерес, повествуя о составе и свойствах воды .
Пневматические исследования Кавендиша знаменательны количеством открытий, которые они предварили. Среди наиболее значимых из них первое полное изложение свойств водорода и углекислого газа; демонстрация постоянства состава атмосферного воздуха и его первый расчет его состава относительно высокой точности; записи известных экспериментов, которые привели к обнаружению нетривиальных свойств воды и к открытию состава азотной кислоты .
До плодотворных экспериментов Кавендиша пневматическая химия едва ли существовала. В работах немногих ученых по всему миру встречались упоминания об "упругой жидкости", которая участвует в некоторых химических превращениях. Парацельс имел некоторое знакомство с водородом . Ван Гельмонт , который ввел понятие «газ », работал над выделением углекислого газа и некоторых горючих газообразных соединений углерода и серы , Бойль в своих экспериментах столкнулся с угольной кислотой и водородом.
Перечисленные ученые были наиболее близки к понимаю газов как индивидуальных веществ, но слишком мало знакомы с их различными свойствами, по которым эти газы можно отличить и распознать. Убежденность в том, что именно воздух , а не индивидуальные газы, выделяется в процессе реакции, была свойственна практически всем химикам второй половины восемнадцатого века. Развитие пневматической химии могло произойти только на основании наблюдения отличий между полученным в разных реакциях искусственным воздухом , но химики мало обращали внимания на эти различия, указывая лишь на сходство и отличия полученных газов от атмосферного воздуха.
Ярким примером служат знаменитые очерки Стивена Хейлза, в которых он пишет о реакциях, в которых выделяется «атмосферный воздух » или «упругие жидкости ». Согласно современным представлениям, в ходе своего исследования в действительности он получал кислород , водород , азот , хлор , углекислый газ , сернистую кислоту и другие газы . Хейлз не сумел заметить различий в запахе, цвете, растворимости в воде, горючести полученных веществ. Он рассматривал их как идентичные атмосферному воздуху , потому что проявляли одинаковую эластичность и, как казалось ученому ввиду неточности оборудования, обладали одинаковыми весами. Их поразительные различия в реакционной способности он считал результатом случайного смешения «истинного воздуха» с инородными примесями, а не как существенные и отличительные свойства различных «упругих жидкостей» или газов.
Хакорт, исследуя эксперименты Бойля , отметил некоторые отличия полученных им «упругих жидкостей» от атмосферного воздуха. За неимением других доказательств, эта теория была отметена как ложная.
В 1754 году, однако, отмечается появление первой диссертации Блэка , в которой показано существование по крайней мере одной «упругой жидкости», которая обладает постоянным химическими свойствами, отличными от свойств атмосферного воздуха . Поскольку результаты его исследований шли в разрез со сложившимся мнением, он не осмеливается дать выделенному газу (водороду) название и ссылается на ошибку эксперимента, планируя в дальнейшем поставить его более точно.
Далее следуют попытки определить количества «связанного воздуха» в карбонатах щелочных металлов . Для этого Кавендиш измерял потерю массы раствора при взаимодействии карбонатов с соляной кислотой . Он пришел к выводу, что карбонат аммония содержит гораздо больше связанного воздуха, чем мрамор , поскольку реакция с соляной кислотой протекает более бурно.
Кавендиш смог точно определить состав атмосферы Земли . После тщательных измерений ученый пришел к выводу, что «обычный воздух состоит из одной части воздуха без флогистона (кислорода) и четырех частей воздуха с флогистоном (азота)».
В работе 1785 г описан эксперимент, в котором Кавендишу удалось удалить кислород и азот из образца атмосферного воздуха, но при этом оставалась определенная часть, которую ученый не мог удалить известными ему способами. Из этого эксперимента Кавендиш пришел к выводу, что не более 1 / 120 атмосферного воздуха состоит из газов, отличных от кислорода и азота. Несмотря на то, что аргон на тот момент был уже известен, понадобилось около ста лет, чтобы Рамзай и Релей показали, что именно этот газ составляет остаточную часть атмосферного воздуха .
Гравитационная постоянная
Помимо своих достижений в области химии , Кавендиш также известен своими опытами, с помощью которых он сумел измерить гравитационную силу и определить точное значение плотности Земли . На основании его результатов, можно вычислить значение для G = 6,754·10 −11 м²/кг² , что хорошо совпадает с известным всем значением 6,67428·10 −11 м²/кг² . Для своего эксперимента Кавендиш использовал оборудование, построенное и сконструированное геологом Джоном Митчеллом, который умер еще до начала эксперимента. Оборудование было направлено к Кавендишу, который завершил эксперимент в 1797 году и опубликовал результаты в 1798 г .
Экспериментальная установка состояла из крутильных весов для измерения гравитационного притяжения между двумя свинцовыми шарами массой 350-фунтов и парой 2-дюймовых шаров массой 1,61 фунтов . Используя это оборудование, Кавендиш установил, что средняя плотность Земли в 5,48 раза больше плотности воды . Джон Генри Пойнтинг позже отметил, что данные должны были привести к значению 5,448, и действительно именно это число является средним значением двадцати девяти экспериментов Кавендиша, описанных в его работе.
Исследования электричества
Кавендишу принадлежат несколько работ об изучении свойств электричества , написанных для Королевского общества, но большая часть его экспериментов была собрана и опубликована Джеймсом Максвеллом только век спустя в 1879 году, вскоре после того, как к тем же результатам пришли другие ученые. К открытиям Кавендиша принадлежат :
- Понятие электрического потенциала , который он назвал «степенью электрификации»
- Определение емкости сферы и конденсатора
- Концепция диэлектрической проницаемости материала
- Отношение между электрическим потенциалом и током , которое теперь называется законом Ома . (1781)
- Законы для разделения тока в параллельных цепях , которое в настоящее время связано с именем Чарльза Уитстоуна
- Закон обратных квадратов изменения электрической силы с расстоянием , который сейчас называется законом Кулона .
Экспериментально установил (1771 год) влияние среды на ёмкость конденсаторов и определил (1771) значение диэлектрических постоянных ряда веществ. В 1798 году сконструировал крутильные весы и измерил с их помощью силу притяжения двух сфер , подтвердив закон всемирного тяготения ; определил гравитационную постоянную , массу и среднюю плотность Земли . Занимался определениями теплоты фазовых переходов и удельной теплоёмкости различных веществ. Изобрёл эвдиометр - прибор для анализа газовых смесей , содержащих горючие вещества, ввёл в практику осушители. Предвосхитил многие изобретения XIX века в области электричества, но все его работы оставались достоянием семейного архива в Девоншире, пока в 1879 году Джеймс Максвелл не опубликовал его избранные труды. Именем Кавендиша названа организованная в 1871 г. физическая лаборатория в Кембриджском университете .
- Кавендиш вел тихий и уединенный образ жизни. Со своими служанками он общался исключительно записками и не заводил личных отношений вне семьи. Согласно одному из источников, для того, чтобы попасть домой, Кавендиш часто пользовался черным ходом, чтобы избежать встреч со своей экономкой. Некоторые современные врачи (например, Оливер Сакс) предполагают, что Кавендиш страдал синдромом Аспергера , хотя он, возможно, просто был очень застенчивым. Круг его общения ограничивался лишь клубом Королевского общества , члены которого обедали вместе до еженедельных совещаний. Кавендиш редко пропускал эти встречи и был глубоко уважаем своими современниками.
- Он также увлекался коллекционированием мебели тонкой работы, документально подтверждена покупка им «десяти стульев и дивана красного дерева с атласной обивкой».
- Излюбленным способом тратить деньги была для Кавендиша благотворительная деятельность . Как-то раз, узнав, что студент, помогавший ему упорядочивать библиотеку, оказался в трудной финансовой ситуации, Кавендиш немедленно выписал ему чек на 10 тысяч фунтов - сумму по тем временам громаднейшую. Подобным образом он поступал всю жизнь - и, тем не менее, всегда располагал миллионами фунтов стерлингов, будто обладал сказочным «неразменным рублем».
- Кавендиш был совершенно безразличен к окружающему его миру и никогда не интересовался происходящими в этом мире событиями - даже столь значительными, как Французская революция или наполеоновские войны , прокатившиеся по Европе .
- Большинство научных работ Кавендиша не публиковалось вплоть до второй половины XIX века, когда Джеймс Максвелл занялся разбором архивов Кавендиша. И даже сейчас несколько ящиков, заполненных рукописями и приборами, назначение которых не поддается определению, остаются не разобранными.
- Одним из следствий его гравитационных измерений было довольно точное определение плотности . Однако, этот результат не был известен почти 100 лет, так как Кавендиш не заботился ни о публикации своих работ, ни о каком-либо признании учёным миром.
- В 1775 году он пригласил семерых выдающихся ученых, чтобы продемонстрировать сконструированного им искусственного электрического ската , и дал каждому ощутить электрический разряд , абсолютно идентичный тому, каким настоящий скат парализует свои жертвы. А по завершении показа он, опередивший своих современников Гальвани и Вольта , торжественно объявил приглашенным, что именно эта, продемонстрированная им новая сила когда-нибудь революционизирует весь мир.
- Хотя распространено мнение, что всемирно известная Кавендишская лаборатория названа в честь Генри Кавендиша, это не соответствует действительности. Она названа в честь родственника Генри, Уильяма Кавендиша, 7-го герцога Девоншира. Он был канцлером Кембриджского университета и пожертвовал крупную сумму на открытие первой в мире учебно-научной лаборатории при университете.
- Примерно за 11 лет до
КАВЕНДИШ, ГЕНРИ (Cavendish, Henry) (1731–1810), английский физик и химик. Родился 10 октября 1731 в Ницце. Сын лорда Чарлза Кавендиша, состоявшего в родстве с герцогом Девонширским и герцогом Кентским. Четыре года обучения в Кембриджском университете (1749–1753) привили Кавендишу любовь к естественным наукам. Унаследовав крупное состояние, он тратил почти все доходы на проведение экспериментов. Устроил в своем доме в Лондоне лабораторию, собрал лучшие приборы и инструменты того времени. В 1766 Кавендиш опубликовал первую важную работу по химии – Искусственный воздух (Factitious Air ), где сообщалось об открытии «горючего воздуха» (водорода). В 1784 и 1785 в «Трудах Королевского общества» были напечатаны две другие его работы. В первой из них описывались опыты по сжиганию газовой смеси из 5 частей обыкновенного воздуха и 2 частей водорода с образованием воды, что указывало на сложный характер этого вещества. Во второй работе было показано, что при пропускании электрического разряда через воздух над поверхностью воды азот реагирует с кислородом с образованием азотной кислоты. При этом Кавендиш обращал внимание на то, что 1/120 часть первоначального объема воздуха не вступает в реакцию. Вследствие несовершенства методов анализа и приборов Кавендиш не смог обнаружить в непрореагировавшем остатке газов новые элементы. Они были открыты спустя сто с лишним лет У.Рамзаем и названы благородными (инертными) газами.
В 1796–1798 Кавендиш занимался определениями теплоты фазовых переходов и удельной теплоемкости различных веществ. Изобрел эвдиометр – прибор для анализа газовых смесей, содержащих горючие вещества, ввел в практику осушители. Предвосхитил многие изобретения 19 в. в области электричества, но все его работы оставались достоянием семейного архива в Девоншире, пока в 1879 Дж.Максвелл не опубликовал его избранные труды. В 1798 сконструировал крутильные весы и измерил с их помощью силу притяжения двух сфер, подтвердив закон всемирного тяготения ; определил гравитационную постоянную, массу и среднюю плотность Земли . Будучи приверженцем теории флогистона, он тем не менее не оспаривал взгляды своего современника А.Лавуазье, допуская, что его теория имеет право на существование. Среди опубликованных им работ – Электрические явления (Phenomena of Electricity , 1771); Открытие состава воды (Discovery of the Composition of Water , 1784); Открытие состава азотной кислоты (Discovery of the Composition of Nitric Acid , 1785); Точка замерзания ртути (Freezing Point of Mercury , 1783); Опыты по определению плотности Земли (Experiments to Determine the Density of the Earth , 1798); Усовершенствованный метод градуировки астрономических инструментов (An Improved Method for Graduating Astronomical Instruments , 1809).
