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亚历山德罗·伏打

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亚历山德罗·伏打
Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta
出生 1745年2月18日
米兰公国科莫
逝世 1827年3月5日(1827-03-05)(82岁)
奥地利 奥地利帝国伦巴第-威尼斯科莫
国籍  意大利
知名于

电池
甲烷
伏特
电势

电压表
奖项 科普利奖章(1794年)
科学生涯
研究领域

物理学

化学

亚历山德罗·朱塞佩·安东尼奥·阿纳斯塔西奥·伏打[注 1]意大利语Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta,1745年2月18日-1827年3月5日),意大利物理学家,在19世纪因发明电池而闻名,后来受封为伯爵

早期生活和事迹

1745年2月18日,伏打出生在科莫,现今意大利北部的一个小镇(靠近瑞士边境)。1774年,他成为科莫皇家学院的一名物理教授。一年后,他改进并推广了起电机,即产生静电的设备。虽然经常有人将起电机的发明归功于伏打,但实际上,起电机的原理是1762年由瑞典物理学家约翰·维尔克英语Johan Wilcke提出的。

1776年至1778年间,伏打开始研究气体的化学性质。他在读完了一篇美国的本杰明·弗兰克林所著的关于“可燃空气”的论文后研究并发现了甲烷,1776年11月,他在马焦雷湖发现甲烷,并于1778年成功地分离出了甲烷。他设计了一些实验,例如在密闭容器中由电火花点燃甲烷。

伏打还研究了我们现在所谓的电容,他研究了电势(V)和电荷(Q)之间的关系,发现它们之间成正比,这被称为电容的伏打定律。为了纪念伏打,电势的单位被命名为伏打。

1779年,他成为帕维亚大学实验物理学教授,他一直担任此教席近40年。1794年,伏打娶了泰瑞莎·佩瑞吉尼,她是科莫的贵族小姐,他们生了3个儿子,分别为“乔瓦尼”、“弗拉米尼奥”和“萨尼诺”。

伏打和路易吉·伽伐尼

路易吉·伽伐尼用两种不同的金属相连,然后和青蛙的腿相接触,发现青蛙的腿产生运动,他称这一现象为生物电。伏打意识到青蛙的腿既是电的导体(即是我们现在所说的电解质)也是电流的检测器。他把青蛙的腿换成盐水浸泡过的纸,并用其它方法检测电流。他发现了原电池(用电解质隔开的两个由不同的金属制成的电极形成)的电动势等于两个电极电势之的差的定律(两个由相同金属制成的电极之间的电动势为0)。这被称为电化学的伏打定律。

1800年,由于不同意伽伐尼所提出的电的产生原理,伏打发明了伏打堆,也就是最初的电池,其可以产生稳定的电流[1] 。伏打发现锌和铜是产生电力最有效的一对不同的金属。起初,他在装满盐水的高脚杯中浸入两个不同的电极,并将它们串联起来,后来,他将高脚杯换成浸泡在盐水中的纸板。

第一个电池

一个伏打堆。
一个伏打堆

在宣布他发现的伏打堆时,伏打诚挚感谢威廉·尼科尔森英语William Nicholson提比略·卡瓦略英语Tiberius Cavallo亚伯拉罕·班纳特英语Abraham Bennet对他的影响。 由伏打制作的“伏打堆”被认为是第一种电化学电池。它包括两个电极:一个是锌,一个是铜。电解液可以是稀硫酸或海水卤水。电解液中存在的物质是2H+和SO42-离子。锌比铜和氢在电化学顺序更靠前,所以锌棒为负极,铜棒为正极。在锌电极上,锌失去电子成为Zn2+离子,在溶液中带正电的氢离子(质子)从铜电极捕获电子,形成氢气泡(H2)。因此,当两个电极相连时会产生电流。伏打电池的化学反应式如下:

Zn → Zn2+ + 2e
硫酸
2H+ + 2e → H2

铜不参与反应过程,它只用于导电。

这种电池有个缺点,就是它并不安全,即使使用了稀硫酸也可能会有危险。另外,因为氢气附着在铜电极表面不会被释放,形成了金属和电解质溶液之间的屏障,所以电池的功率会随着时间的推移而减小。

退休和晚年生活

1801年,伏打向拿破仑解释伏打堆的原理。
1801年,伏打向拿破仑解释伏打堆的原理。

为了纪念他的事迹,拿破仑·波拿巴在1810年为伏打做了记述。此外,他的画像与他著名的伏打堆的草图被描绘在10,000意大利里拉(不再流通)。伏打1819年在Camnago退休,意大利科莫的frazione以他的名字改为Camnago Volta。伏打死于1827年3月5日,他的遗体也埋葬在此地。

伏打的遗产由位于湖边公共花园的Tempio Voltiano纪念馆管理,伏打博物馆展示一些伏打用来进行实验的原始设备。不远处矗立着奥尔莫别墅,里面的伏打基金会是一个负责推动科学活动的组织。伏打当年进行实验研究,就是在科莫附近完成了他的第一个发明。

宗教信仰

伏打出身天主教徒,一生一直保持着他的信仰。有时他被认为宗教信仰淡薄,因为他没有照家人的期待成为一名牧师,而有些人猜测他可能根本不信教,强调“他没有加入教会”,或是说他“几乎忽略了教会的号召”。不过在他提出的声明中,他说:

“我不明白为何有人会怀疑我信奉宗教的诚意和坚定,罗马天主教和使徒信仰伴随我出生和长大,并且我一直都有表里如一地忏悔,......的确,我经常没能当好一个天主教基督徒,我已经犯了很多罪,但我以神的名义发誓,目前为止,我从来没有动摇我的信仰。在这个信仰中,我认识到神超自然的恩典,一个纯粹的给予;但我没有忽视那些想确认我信仰的人们,并打消他们有时提出的质疑。我用心学习宗教的理论和基础,护教者和攻击者的作品,原因和后果。我可以说,这样的研究结果很大概率为宗教添砖加瓦,即使是仅仅是自然原因,每一个被罪恶和情欲淹没的灵魂,每一个自然而崇高的精神,都必须热爱和接受它。愿我对我自己的忏悔,我愿意亲自给予,写下和定下的忏悔,有权向任何人表明,我不以福音为耻,愿会产生一些好后果!”[2][3]

出版物

De vi attractiva ignis electrici (1769) (On the attractive force of electric fire)

参考资料

  1. ^ Robert Routledge. A popular history of science 2nd. G. Routledge and Sons. 1881: 553. ISBN 0-415-38381-1. 
  2. ^ Kneller, Karl Alois, Christianity and the leaders of modern science; a contribution to the history of culture in the nineteenth century (1911), p. 117-118
  3. ^ Alessandro Volta. 1955. Epistolario, Volume 5. Zanichelli,. p. 29

注释

  1. ^ 意大利语人名Volta在现代人名翻译中译作“沃尔塔”,但在指该物理学家时约定俗成译作“伏打”。

外部链接

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