約瑟夫·布拉克
| 約瑟夫·布拉克 | |
|---|---|
 | |
| 出生 | 1728年4月16日 法国波尔多 |
| 逝世 | 1799年12月6日（71歲） 苏格兰爱丁堡 |
| 国籍 | 苏格兰 |
| 母校 | 愛丁堡大學 格拉斯哥大学 |
| 知名于 | 镁 二氧化碳 比热 潜热 分析天平 |
| 科学生涯 | |
| 研究领域 | 医学 化学 物理学 |
| 机构 | 爱丁堡大学 格拉斯哥大学 |
約瑟夫·布拉克（Joseph Black，1728年4月16日—1799年12月6日）是英國籍的醫生和化學家。他發現了镁元素，以及重新发现了二氧化碳、比熱及解說潛熱的概念。
詹姆斯·瓦特被稱為哲學儀器的製造商。在1775和布拉克在同一所大學，在一個小規模的蒸汽機實驗，他諮詢布拉克的意見，也和布拉克合作了一個項目，生產氫氧化鈉，然而在布拉克不知道有任何商業利益的過程中，布拉克並沒有享受到商業帶來的榮華富貴。他與大衛·休謨，亞當·斯密等当时在爱丁堡的苏格兰啟蒙運動人物有相關聯。
早年
[编辑]約瑟夫·布拉克出生於法國的波爾多，父親是來自於愛爾蘭貝爾法斯特的蘇格蘭裔的一名葡萄酒貿易商人；母親來自英國蘇格蘭的阿伯丁，其家族分支也在波爾多進行葡萄酒貿易業務[1][2]。約瑟夫有十二個兄弟姐妹[3]。約瑟夫的父親和孟德斯鳩是好友和鄰居，孟德斯鳩經常造訪布拉克家，整個家庭為此感到十分光榮[4][3]。
布拉克從小由母親教育讀寫英文。12歲時家人將他送往貝爾法斯特與親戚同住，並進入貝爾法斯特的文法學校學習四年的希臘文和拉丁文[5]。1746年，18歲的布拉克進入格拉斯哥大學，受教於當時的醫學教授威廉·卡伦，啟發了他對化學和醫學的興趣。卡倫更任用布拉克為實驗室助手，待他如己出，師生兩人的友誼持續終生[6][7]。在卡倫手下工作三年後，布拉克在1750年初前往愛丁堡大学，繼續其醫療研究[8][9]。於愛丁堡學習期間，他進行了諸多碳酸鎂（magnesia alba）、生石灰（quicklime）等弱鹼性物質的化學實驗，並最終在1754發表於他的學位論文中[10][11]。
科學研究
[编辑]分析天平
[编辑]大約在1750年初 ，約瑟夫·布拉克研發出分析天平，在一個楔形的支點上將待測物或標準砝碼放在左右兩側的秤盤上，測量極輕的物體。它的準確值遠遠超過同一時代的其他天秤，並成為一個重要的科學儀器，大多用在化學實驗室[12]。
潛熱
[编辑]1761年布拉克推斷，施加熱在其熔點為冰的冰水混和物上溫度上升，而在該混和物中水的量並不會增加。此外，布拉克觀察到水／蒸氣混合物的溫度上升，而是蒸氣量的增加，不會導致熱使水沸騰。從這些觀察中，他得出一個結論：熱量藏在冰粒和沸水中，成為潛在的看不到的熱。潛熱的理論標誌著熱力學，布拉克的理論更是他重要的科學貢獻之一，他也因此聲名大噪，他還表明，不同的物質有不同的比熱。
這一切都證明了重要的不僅是抽象的科學的發展，但在發展中的蒸汽機與其他許多液體相比，水的潛熱大，所以詹姆斯·瓦特的成功嘗試改善推動由托馬斯·紐科門發明的蒸汽機的效率。 瓦特添加一個單獨的冷凝器，氣缸保持在該溫度下的蒸汽包圍在充滿蒸汽夾套中，以便避免再加熱的發動機在每個週期中節省了大量的能量。
二氧化碳
[编辑]布拉克還探討了在各種反應中產生的氣體的性質。他發現，石灰石（碳酸鈣）可進行加熱或用酸，得到他所謂的“固定空氣的氣體”（fixed air）。他認為，“固定的空氣氣體”在空氣之中並沒有辦法使任何火焰燃燒或讓動物生存。
布拉克還發現，鼓泡通過石灰（氫氧化鈣）的水溶液時，就成了沉澱碳酸鈣。他用这一现象来说明二氧化碳是由动物呼吸和微生物发酵产生的。
教學生涯
[编辑]1756年，布拉克的恩師威廉·卡伦轉往愛丁堡大學擔任化學教授，格拉斯哥大學的醫學教授職位改由原解剖學教授擔任，因此空出了解剖學教授職位。在卡倫的推薦之下，布拉克接替了解剖學教授和化學講師職位，搬往格拉斯哥[13][14][15]。隔年，在校方的同意之下，布拉克和解剖學教授交換了職務內容，繼續教授醫、藥學、化學等內容[16]。
1766年卡倫改任爱丁堡大學醫學教授，布拉克追随卡倫的脚步，接替職位成为愛丁堡大學化学教授[13][17]。在接下來的三十多年教學生涯中，布拉克退出前沿的化學研究，將重心放在教學上。他的講課內容大受歡迎，學生數量年年漸增[17]。
布拉克於1797年退休[18]。
個人生活
[编辑]在1757年或是1758年布拉克成為詹姆斯·瓦特的朋友，並於1761年在格拉斯哥大學開始蒸汽動力的研究，他提供了大量的資金和其他的事物幫助瓦特蒸汽機的早期研究。
布拉克也是撥火棍俱樂部的成員[19]，並與大衛·休謨，亞當·斯密等蘇格蘭啟蒙運動的文人有所往來[20]；其中亞當·福格森更是他的表親，福格森後來娶了布拉克的姪女為妻[21]。布拉克和地質學家詹姆斯·赫頓的友情尤為深厚[22]，兩人和亞當·斯密共同創立了牡蠣俱樂部（Oyster Club）。
布拉克從未結婚。他於1799年過世於愛丁堡，享年71歲，埋葬在灰衣修士墓園（Greyfriars Kirkyard）。
2011年在英國愛丁堡大學的考古挖掘過程中，發現一批十八世紀的實驗設備，包含約書亞·威治伍德製造的陶瓷蒸餾裝置。考古學家推測這些儀器為布拉克在愛丁堡大學教學時使用的實驗器材[23]。
參見
[编辑]參考文獻
[编辑]- 引用
- ^ Ramsay 1918，第3-4頁.
- ^ Crowther 1963，第16-17頁.
- ^ 3.0 3.1 Crowther 1963，第17頁.
- ^ Ramsay 1918，第3頁.
- ^ Ramsay 1918，第4頁.
- ^ Ramsay 1918，第4-5, 14-15頁.
- ^ Crowther 1963，第27-28頁.
- ^ Ramsay 1918，第5頁.
- ^ Crowther 1963，第30頁.
- ^ Ramsay 1918，第22-23頁.
- ^ Crowther 1963，第32-36頁.
- ^ Equal Arm Analytical Balances. [8 March 2008]. （原始内容存档于13 May 2017）.
- ^ 13.0 13.1 Kay 1877，第53頁.
- ^ Ramsay 1918，第30頁.
- ^ Crowther 1963，第36-37頁.
- ^ Ramsay 1918，第31頁.
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- ^ Crowther 1963，第91頁.
- ^ Sher 2015，第232頁.
- ^ Ferguson 1801，第113頁.
- ^ Sher 2015，第27頁.
- ^ Ferguson 1801，第113-114頁.
- ^ Dig finds treasured tools of leading 18th century scientist. The Scotsman. 28 June 2011. （原始内容存档于18 April 2012）.
- 書目
- John Gribbin (2002) Science: A History 1543–2001.
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- "Equal Arm Analytical Balances". Retrieved 2008-03-08.
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- Black, Joseph. Robinson, John , 编. Lectures on the elements of chemistry: delivered in the University of Edinburgh 1. Philadelphia: Mathew Carey. 1806.
- Crowther, J.G. Scientists of the industrial revolution: Joseph Black, James Watt, Joseph Priestley [and] Henry Cavendish. Philadelphia: Dufour Editions. 1963.
- Ferguson, Adam. 'Minutes of the Life and Character of Joseph Black, M. D. Addressed to the Royal Society of Edinburgh': 101-117. 1801.
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- Ramsay, William. The Life and Letters of Joseph Black, M.D.. London: Constable. 1918.
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