Вы должны быть готовы отказаться даже от самых привлекательных идей, когда эксперимент показывает, что они ошибочны.
Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta был итальянским физиком, химиком и пионером электричества и электроэнергии, которому приписывают изобретение электрической батареи и открытие метана. Он изобрел вольтов столб в 1799 году и доложил о результатах своих экспериментов в 1800 году в двухчастном письме Президенту Королевского общества. Благодаря этому изобретению Volta доказал, что электричество может быть получено химическим путем, и опроверг преобладающую теорию о том, что электричество генерируется исключительно живыми организмами. Изобретение Volta вызвало большой научный интерес и побудило других проводить аналогичные эксперименты, которые в конечном итоге привели к развитию области электрохимии.
Volta также заслужил восхищение Napoleon Bonaparte за его изобретение и был приглашен в Institut de France для демонстрации своего изобретения членам Института. Volta пользовался определенной близостью с императором на протяжении всей своей жизни и получил от него многочисленные почести. Volta занимал должность профессора экспериментальной физики в Университете Павии почти 40 лет и был широко идеализирован своими студентами.
Несмотря на свой профессиональный успех, Volta был человеком, склонным к домашней жизни, что особенно проявлялось в его поздние годы. В это время он жил в уединении от общественной жизни, в основном ради своей семьи, до своей смерти в 1827 году от серии болезней, начавшихся в 1823 году. Единица измерения электрического потенциала в системе СИ названа в его честь вольтом.
Ранняя жизнь и работы
Volta родился в Como, городе в северной Италии, 18 февраля 1745 года. В 1794 году Volta женился на аристократке также из Como, Teresa Peregrini, с которой он воспитал трех сыновей: Zanino, Flaminio и Luigi. Его отец, Filippo Volta, происходил из дворянского рода. Его мать, Donna Maddalena, происходила из семьи Inzaghis.
В 1774 году он стал профессором физики в Королевской школе в Como. Год спустя он улучшил и популяризировал электрофор, устройство, которое производило статическое электричество. Его продвижение было столь масштабным, что ему часто приписывают его изобретение, хотя машина, работающая по тому же принципу, была описана в 1762 году шведским экспериментатором Johan Wilcke. В 1777 году он путешествовал по Switzerland. Там он подружился с H. B. de Saussure.
В годы между 1776 и 1778 годами Volta изучал химию газов. Он исследовал и открыл метан после прочтения статьи Benjamin Franklin из United States о «горючем воздухе». В ноябре 1776 года он обнаружил метан в озере Maggiore, и к 1778 году ему удалось выделить метан. Он разработал эксперименты, такие как воспламенение метана электрической искрой в закрытом сосуде.
Volta также изучал то, что мы теперь называем электрической емкостью, разработав отдельные способы изучения как электрического потенциала V, так и заряда Q, и обнаружив, что для данного объекта они пропорциональны. Это называется законом емкости Volta, и за эту работу единица электрического потенциала получила название вольт.
В 1779 году он стал профессором экспериментальной физики в Университете Pavii, должность которого он занимал почти 40 лет.
Volta и Galvani
Luigi Galvani, итальянский физик, открыл то, что он назвал «животным электричеством», когда два разных металла были соединены в серию с лапкой лягушки и друг с другом. Volta понял, что лапка лягушки служила как проводником электричества, так и тем, что мы теперь называем электролитом, а также в качестве детектора электричества. Он также понимал, что лапки лягушки были неуместны для электрического тока, который был вызван двумя разными металлами. Он заменил лапку лягушки бумагой, пропитанной рассолом, и обнаружил поток электричества другими способами, знакомыми ему из его предыдущих исследований. Таким образом, он открыл электрохимический ряд и закон о том, что электродвижущая сила (эдс) гальванического элемента, состоящего из пары металлических электродов, разделенных электролитом, является разницей между их двумя потенциалами электродов, таким образом, два идентичных электрода и общий электролит дают нулевую чистую эдс. Это можно назвать законом электрохимического ряда Volta.
В 1800 году в результате профессионального разногласия по поводу гальванического отклика, отстаиваемого Galvani, Volta изобрел вольтов столб, раннюю электрическую батарею, которая производила постоянный электрический ток. Volta определил, что наиболее эффективной парой различных металлов для получения электричества был цинк и медь. Первоначально он экспериментировал с отдельными ячейками в серии, каждая ячейка была бокалом для вина, заполненным рассолом, в который были погружены два различных электрода. Вольтов столб заменил бокалы картоном, пропитанным рассолом.
Ранняя батарея
Объявляя об открытии вольтова столба, Volta отдал дань уважения влиянию William Nicholson, Tiberius Cavallo и Abraham Bennet.
Батарея, сделанная Volta, признана одной из первых электрохимических ячеек. Она состоит из двух электродов: одного из цинка, другого из меди. Электролитом является либо серная кислота, смешанная с водой, либо форма рассола. Электролит существует в виде 2H+ и SO42−. Цинковый металл, который находится выше в электрохимическом ряду, чем медь и водород, окисляется до ионов цинка Zn2+ и создает электроны, которые перемещаются на медный электрод. Положительно заряженные ионы водорода (протоны) захватывают электроны с медного электрода, образуя пузырьки газообразного водорода H2. Это делает цинковый стержень отрицательным электродом, а медный стержень — положительным электродом. Таким образом, есть два терминала, и электрический ток будет течь, если они соединены. Химические реакции в этом вольтовом элементе следующие:
Цинк:
- Zn → Zn2+ + 2e−
Серная кислота:
- 2H+ + 2e− → H2
Медный металл не вступает в реакцию, а скорее служит электродом для электрического тока. Сульфат-анион SO42- также не претерпевает никакой химической реакции, но мигрирует к цинковому аноду для компенсации заряда образованных там катионов цинка. Однако эта ячейка также имеет некоторые недостатки. С ней небезопасно обращаться, так как серная кислота, даже разведенная, может быть опасной. Кроме того, мощность ячейки со временем уменьшается, потому что газообразный водород не выделяется. Вместо этого он накапливается на поверхности медного электрода и образует барьер между металлом и раствором электролита.
Последние годы и выход на пенсию
В 1809 году Volta стал ассоциированным членом Royal Institute of the Netherlands. В честь его работы Volta был возведен в графское достоинство Napoleon Bonaparte в 1810 году.
Volta вышел на пенсию в 1819 году в своем имении в Camnago, frazione Como, Italy, теперь названной «Camnago Volta» в его честь. Он умер там 5 марта 1827 года, вскоре после своего 82-летия. Останки Volta были захоронены в Camnago Volta.
Наследие
Наследие Volta отмечается мемориалом Tempio Voltiano, расположенным в общественных садах у озера. Также был построен музей в его честь, в котором выставлено оборудование, которое Volta использовал для проведения экспериментов. Неподалеку находится Villa Olmo, в которой находится Voltian Foundation, организация, способствующая научной деятельности. Volta провел свои экспериментальные исследования и создал свои первые изобретения рядом с Como.
Его изображение было изображено на итальянской банкноте достоинством 10 000 лир 1990–1997 годов вместе с эскизом его вольтова столба.
В конце 2017 года Nvidia объявила о новой микроархитектуре Volta, ориентированной на рабочие станции, следующей за Pascal и предшествующей Turing. Первые графические карты с Volta были выпущены в декабре 2017 года, еще две карты выпущены в течение 2018 года.
Религиозные убеждения
Volta был воспитан католиком и на протяжении всей своей жизни продолжал поддерживать свою веру. Поскольку он не был рукоположен в духовное лицо, как ожидала его семья, его иногда обвиняли в безрелигиозности, и некоторые люди размышляли о его возможном неверии, подчеркивая, что «он не присоединился к Церкви» или что он практически «проигнорировал призыв церкви». Тем не менее, он развеял сомнения в декларации веры, в которой сказал:
Публикации
- De vi attractiva ignis electrici 1769 О притягательной силе электрического огня
