Henry Cavendish

Henris Kavendišas angl. Henry Cavendish
Gimė	1731 m. spalio 10 d. Nica, Sardinijos karalystė
Mirė	1810 m. vasario 24 d. (78 metai) Londonas, Anglija, Jungtinė Didžiosios Britanijos ir Airijos karalystė
Tautybė	anglas
Sritis	Chemija, Fizika
Alma mater	, Kembridžo universitetas
Žinomas (-a) už	vandenilio atradimą žemės tankio apskaičiavimą
Žymūs apdovanojimai

Henris Kavendišas (angl. Henry Cavendish; 1731 m. spalio 10 d. – 1810 m. vasario 24 d.) – anglų natūrfilosofas, mokslininkas, Londono karališkosios draugijos narys, svarbiai prisidėjęs prie eksperimentinės ir teorinės chemijos bei fizikos žinių. Labiausiai žinomas dėl vandenilio, kurį pavadino „degiu oru“, atradimo. 1766 m. moksliniame straipsnyje „Apie dirbtinius orus” (angl. On Factitious Airs) jis aprašė degaus oro tankį, kurį kaitinant išgaunamas vanduo.

Nors ir būdamas itin drovus, Henris Kavendišas savo kruopštumu ir tikslumu ženkliai prisidėjo prie žemės atmosferos oro sudėties tyrimų, įvairių dujų savybių nustatymo, vandens sintezės tyrimų, mechaninės šilumos teorijos, žemės tankio (ir tuo pačiu masės) apskaičiavimo. Jo eksperimentas skirtas apskaičiuoti žemės tankį tapo žinomas kaip Kavendišo eksperimentas.

Biografija

Henris Kavendišas gimė 1731 m. spalio 10 d. Nicoje, kur tuo metu gyveno jo šeima. Jo motina buvo ledi Ana de Grėj, ketvirtoji Henrio Grėjaus, pirmojo Kento kunigaikščio, duktė, o tėvas – lordas Čarlzas Kavendišas, trečiasis Devonšyro hercogo Viljamo Kavendišo sūnus. Jų giminės ištakos siekė net aštuonis šimtus metų atgal iki pat normanų laikų, o pati giminė buvo glaudžiai susijusi su daugeliu aristokratiškų Didžiosios Britanijos šeimų. Henrio motina mirė 1733 m., praėjus trims mėnesiams po antrojo sūnaus Frederiko gimimo, prieš pat antrąjį Henrio gimtadienį, palikdama lordui Čarlzui Kavendišui auginti du sūnus.

Nors Henris Kavendišas buvo kilęs iš kilmingos giminės jis nepaveldėjo jokio titulo ir dažnai tiesiog buvo vadinamas „garbinguoju Henriu Kavendišu“. Nuo 11 metų Henris lankė privačią Niukomo (Newcome) mokyklą įsikūrusią netoli Londono. Būdamas 18 metų (1748 m. lapkričio 24 d.), jis įstojo į Šv. Petro (Peterhouse) koledžą, priklausantį Kembridžo universitetui, bet po trejų metų (1751 vasario 23 d.) jį paliko taip ir neįgijęs mokslinio laipsnio (tuo metu tai buvo įprasta praktika). Po to išvyko gyventi su tėvu į Londoną ir ten atidarė savo laboratoriją.

Henrio tėvas Lordas Čarlzas Kavendišas didžiąją savo gyvenimo dalį skyrė politikai, tačiau vėliau vis labiau susidomėjo mokslu ir daug laiko praleisdavo Londono karališkojoje draugijoje. Nuo 1758 m. į karališkosios draugijos susirinkimus kartu su juo eidavo ir Henris. Skirtingai nei tėvas, Henris nesidomėjo politika, o visą savo dėmesį skyrė gamtos mokslams. Jis buvo žinomas dėl savo mokslinių tyrimų ir dalyvavimo mokslinių organizacijų veikloje. Taip pat jis buvo aktyvus Londono karališkosios draugijos tarybos, į kurią buvo išrinktas 1765 m., narys.

Henrio susidomėjimas ir sukaupta patirtis mokslinių instrumentų naudojime paskatino jį vadovauti komitetui, kurio tikslas buvo peržiūrėti Karališkosios draugijos meteorologinius prietaisus ir padėti įvertinti Karališkosios Grinvičo observatorijos įrangą. Pirmasis jo mokslinis straipsnis „Apie dirbtinius orus“ pasirodė 1766 m. Henris taip pat dirbo ir mokslinių straipsnių komitete, kuris atrinkdavo straipsnius Karališkosios draugijos mokslo (Philosophical Transactions of the Royal Society) žurnalui. Taip pat jis priklausė Veneros tranzito, gravitacinės kalnų traukos ir pasiruošimo Konstantino Pipso (Constantine Phipps) ekspedicijai ieškant Šiaurės ašigalio ir Šiaurės vakarų jūrų kelio komitetams. 1773 m. Henris, kaip ir jo tėvas, buvo išrinktas Britų muziejaus patikėtiniu. Jis muziejaus veiklai skyrė daug laiko ir pastangų. Netrukus po to, kai buvo įsteigta Didžiosios Britanijos karališkoji institucija, Kavendišas tapo jos vadovu (1800 m.) ir aktyviai domėjosi laboratorijos veikla, kurioje stebėjo Hamfrio Deivio (Humpry Davy) atliekamus cheminius eksperimentus ir netgi pats prie jų prisidėjo.

Henris Kavendišas mirė 1810 m. vasario 24 d. Klapame (Clapham) būdamas vienu iš turtingiausių žmonių Didžiojoje Britanijoje. Jis buvo palaidotas šalia savo protėvių Derbio katedroje. Po jo mirties gatvė, kurioje jis gyveno Derbyje, buvo pavadinta jo vardu. Taip pat po jo mirties Kembridžo universitetas įsteigė Kavendišo laboratoriją.

Mokslinė veikla

1783 m. Henris Kavendišas savo asistentu paskyrė Čarlzą Blagdeną (Charles Blagden). Šis bendradarbiavimas Blagdenui padėjo tapti pripažintam Londono mokslo visuomenėje, o mainais Blagdenas suteikė Kavendišui galimybę daugiau laiko skirti moksliniams tyrimams. Nors Kavendišas ir neišleido nei vienos knygos ir paskelbė tik keletą mokslinių straipsnių, jo pasiekimai mokslo srityje yra neginčijami. Henrio rankraščiuose galima rasti tyrimų medžiagos iš įvairių mokslinių sričių, įskaitant mechaniką, optiką ir magnetizmą, tačiau šie tyrimai išliko nepaskelbti to meto mokslo visuomenei. Kavendišas laikomas vienu iš XVIII–XIX a. „pneumatinių chemikų“ ir siejamas su tokiais mokslininkais kaip Džozefas Pristlis (Joseph Priestley), Džozefas Blekas (Joseph Black) ir Danielis Ruterfordas (Daniel Rutherford). Tyrimų metu Henris Kavendišas nustatė, kad tam tikroms rūgštimis sąveikaujant su tam tikrais metalais susidaro išskirtinėmis savybėmis pasižyminčios ir labai degios dujos, kurias jis pavadino „degiu oru“. Šios dujos ir buvo vandenilis, o pats Kavendišas netgi teisingai nuspėjo, kad jų molekulių santykis vandenyje (H2O) buvo proporcingas dviem su vienu.

Nors buvo ir kitų mokslininkų, kurie išgavo vandenilio dujas anksčiau už Henrį Kavendišą (pvz., Robertas Boilis), šis nuopelnas priskiriamas būtent Kavendišui, kadangi jis pirmasis įvardijo vandenilį kaip cheminį elementą. 1777 m. Kavendišas nustatė, kad žinduolių iškvepiamas oras virsta „fiksuotu oru“ (anglies dvideginiu) o ne „flogistiniu oru“ (azotu), kaip kad manė Džozefas Pristlis. Be to, tirpindamas šarmus rūgštyse Kavendišas išgavo anglies dvideginį, kurį kartu su kitomis dujomis surinko į apverstas ir dalinai panardintas į vandenį ar gyvsidabrį, talpas. Tada jis išmatavo jų tirpumą vandenyje ir santykinį tankį bei ištyrė jų degumą. Savo 1778 m. paskelbtame moksliniame straipsnyje „Bendrosios įžvalgos apie rūgštis“ (angl. General Considerations on Acids) jis padarė išvadą, kad oras kuriuo kvėpuojama turi rūgščių. Už šį darbą Kavendišui buvo įteiktas Koplio medalis. XVIII amžiaus antroje pusėje dujinės būsenos medžiagų tyrimai susilaukė vis daugiau dėmesio, o tai svariai prisidėjo prie Antuano-Lorano de Lavuazjė (Antoine-Laurent de Lavoisier) inicijuotos chemijos reformos, kuri geriau žinoma kaip pirmoji chemijos revoliucija.

1783 m. Henris Kavendišas paskelbė mokslinį straipsnį apie eudiometriją (procesą, skirtą nustatyti sudedamųjų dalių bei deguonies kiekį ore). Kavendišas tame pačiame straipsnyje taip pat aprašė savo paties patobulintą eudiometrą, kurio pateikti rezultatai buvo žymiai tikslesni palyginus su tuo metu dažnai naudojamu dujų matavimo metodu jas pasveriant. Kiek vėliau, pakartojęs 1781 m. atliktą Džozefo Pristlio eksperimentą, Kavendišas paskelbė mokslinį straipsnį apie gryno vandens išgavimą deginant vandenilį „deflogistiniame ore“ (deguonyje). Kavendišas padarė išvadą, kad vanduo susidarė ne dėl sintezės, o dėl kondensacijos proceso ore. Kavendišas savo tyrimo rezultatais pirmiausiai pasidalijo su Džosefu Pristliu ir tik kiek vėliau juos pateikė mokslo visuomenei. Tais pačiais 1783 m. mokslinį straipsnį apie vandens sudėtį paskelbė ir škotų išradėjas Džeimsas Vatas (James Watt). Kaip tik dėl to ir kilo nesutarimų, kas pirmasis padarė šį atradimą.

1785 m. Kavendišas ištyrė žemės atmosferos oro sudėtį ir pateikė įspūdingai tikslius rezultatus. Jis atliko eksperimentus, kurių metu skirtingais kiekiais buvo maišomas vandenilis su oru, o tada uždegamas panaudojant elektros kibirkštį. Be to, jis aprašė eksperimentą, kurio metu jam pavyko iš atmosferos oro mėginio pašalinti deguonies ir azoto dujas, kol pradiniame oro mėginyje beliko tik maža dalis nesureagavusių dujų. Pasinaudojęs savo sukauptais duomenimis, Kavendišas nustatė, kad pašalinus azotą ir deguonį ore likusių dujų tūris sudarė 1/120 pradinio azoto tūrio. Apibendrinęs tyrimo rezultatus, jis padarė išvadą, kad žemės atmosferos ore deguonies santykis su azotu yra vienas su keturiais.

XIX a. pabaigoje, praėjus maždaug 100 metų po Henrio Kavendišo eksperimentų, du britų fizikai, (William Ramsay) ir Lordas Reilis (John William Strutt, 3rd Baron Rayleigh) suprato, kad jų naujai atrastos inertinės dujos, argonas, kaip tik ir buvo tas dujų likutis, kurio Kavendišas negalėjo priskirti nei deguoniui, nei azotui. Tai dar kartą patvirtino, kad Kavendišas neklydo. Kad įsitikintų gautų rezultatų tikslumu, Kavendišas bandymus atlikdavo keletą kartų ir iš jų apskaičiuodavo rezultatų vidurkį. Bandymams atlikti Kavendišas naudojo vienas tiksliausių XVIII a. balansines svarstykles, kurios savo tikslumu prilygo Lavuazjė svarstyklėms. Manoma, kad tokios svarstyklės galėjo pasverti 1/400 000 dalį. Siekdamas dar tikslesnių rezultatų Kavendišas nuolat bendradarbiavo su prietaisų kūrėjais, tačiau jo tikslas buvo ne išrasti naujus prietaisus, o patobulinti jau esamus.

1787 m. Kavendišas tapo vienu iš pirmųjų ne prancūzų kilmės chemikų pripažinusiu antiflogistinę Lavuazjė teoriją, tačiau jis ir toliau išliko skeptiškas naujosios teorijos pasiūlytos cheminių elementų nomenklatūros atžvilgiu. Jis taip pat prieštaravo Lavuazjė (šiuo metu pasenusiai ir paneigtai) šilumos kalorijų teorijai, o pats teigė, kad šiluma yra materijos judėjimo rezultatas.

1783 m. Kavendišas paskelbė mokslinį straipsnį, kuriame nurodė gyvsidabrio užšalimo temperatūrą. Kai kuriems tyrimams pagrįsti buvo pasinaudota slaptąja (fazinio virsmo) šilumos (latent heat) idėja, tačiau Kavendišas šios sąvokos straipsnyje nevartojo, nes manė, kad tai reikštų kalorijų teorijos pripažinimą. Savo prieštaravimus pirmą kartą jis išreiškė 1784 m. paskelbtame moksliniame straipsnyje, o praėjus dar keliems metams pateikė savo paties sukurtą bendrąją šilumos teoriją, kurią sudarė šilumos tvermės dėsnis (vėliau prilygintas energijos tvermės dėsniui) ir mechaninio šilumos ekvivalento koncepcija.

Šaltiniai

1. Cavendish, Henry (1766). „Three Papers Containing Experiments on Factitious Air, by the Hon. Henry Cavendish“. Philosophical Transactions of the Royal Society. The University Press. 56: 141–184. Bibcode:1766RSPT…56..141C
2. Cavendish 2011, 1 p.
3. „Henry Cavendish | Biography, Facts, & Experiments“. Encyclopedia Britannica. 2019 m. gegužės 27 d.
4. „Cavendish, Henry (CVNS749H)“. A Cambridge Alumni Database. University of Cambridge.
5. Wilson, George (1851). „1“. The life of the Hon. Henry Cavendish. Cavendish Society. 17 p.
6. Singer, Charles (1966). Short History of Scientific Ideas to 1900. : Oxford at the Clarendon Press. pp. 337–339.
7. Gillispie, Charles Coulston (1960). The Edge of Objectivity: An Essay in the History of Scientific Ideas. Princeton University Press. 225–28 p., .
8. A History of Chemistry by F. J. Moore, New York: McGraw-Hill (1918), 34–36 p.
9. David Philip Miller (2004). Discovering water: James Watt, Henry Cavendish, and the nineteenth century 'Water Controversy'. Ashgate Publishing. p. 42. . Quoting from the monograph by James Riddick Partington, The Composition of Water, G. Bell and Sons, 1928, OCLC 3590255.
10. Cavendish, Henry (1785). „Experiments on Air“. Philosophical Transactions of the Royal Society. 75: 372–384. Bibcode:1785RSPT...75..372C. doi:10.1098/rstl.1785.0023.382 p.
11. A. Truman Schwartz, Chemistry: Imagination and Implication, p.96, Elsevier, 2012 ISBN .
12. Cavendish, Henry (1785). „Experiments on Air“. Philosophical Transactions of the Royal Society. 75: 372–384. Bibcode:1785RSPT...75..372C. doi:10.1098/rstl.1785.0023.376 p.
13. Cavendish by Jungnickel and McCormmach (1996). 261–262 p.