Читать книгу «Летопись электричества» онлайн.

Беседа ученых коснулась закона сохранения энергии.

Они заговорили о работах творцов этих законов — о Майере, Джоуле, Гельмгольце, Кольдинге и Гирне.

В своей статье, опубликованной в 1842 году, Р. Майер раньше всех, за год до Джоуля и за пять лет до Гельмгольца, указал на то, что создание или уничтожение энергии невозможно.

Майер произвел очень простой физический опыт. Он тряс воду в закупоренной бутылке и при этом заметил, что температура воды поднялась. Это было примером видоизменения энергии и навело его на мысль определить соотношение между теплотой и работой.

Вскоре английский физик Джоуль более точно вычислил механический эквивалент теплоты и получил цифру, близкую к истинной: 422,4 килограмметра на одну большую калорию (килокалорию), вместо точной цифры 427, установленной позднее.

Попутно Джоуль установил важный для электротехники закон о тепловом действии тока: количество тепла, выделяемое в проводнике под действием проходящего по нему тока, зависит от квадрата силы тока, сопротивления этого проводника и времени, в течение которого ток проходит.

Этот же закон одновременно открыл и русский физик Ленц. Поэтому закон о тепловом действии тока теперь именуется как закон Джоуля — Ленца.

Ленц — тот самый ученый, который, кроме того, установил известный закон, названный его именем: при перемещении магнита или проводника, по которому течет ток, относительно другого замкнутого проводника в последнем возникает ток такого направления, что он своим магнитным действием противодействует тому движению, которым он наводится.

Столетов и Клаузиус обсуждали также свои предложения о введении единообразия в систему электрических единиц. Этот вопрос был в порядке дня конгресса электриков, на который они прибыли.

Глава 33.

ВЕКОВАЯ ЗАДАЧА

В ОДНОМ ИЗ УГЛОВ ЗАЛА истории электричества были размещены материалы, относящиеся к этапам изобретения гальванических элементов.

Эти первые постоянно действующие источники электричества были замечательны еще и тем, что они помогли рождению всех остальных генераторов электрической энергии.

Петров, Дэви, Араго, Ампер, Фарадей и другие физики сделали свои открытия, пользуясь гальваническими элементами. Уже восемьдесят лет велась работа по усовершенствованию этих элементов.

Рождение первого гальванического элемента было связано с именем Вольта. Первым элементом был вольтов столб.

На одной из витрин под стеклом было выставлено письмо Вольта президенту лондонского Королевского общества Бенксу от 20 марта 1800 года. Письмо испещрено было сделанными Вольта рисунками, поясняющими устройство его удивительного прибора — вольтова столба.

Тут же были помещены рисунки первого чашечного, или стаканного, элемента Вольта.

Этот первый элемент оказался малопригодным для использования в длительной работе. Цинк, соединяясь с кислотой, вытеснял из нее водород. Пузырьки этого газа покрывали пластинки и препятствовали дальнейшему течению электричества. Это явление назвали поляризацией элемента.

Тридцать пять лет велась ожесточенная борьба ученых и изобретателей с вредным явлением поляризации. Десятки ухищрений придумывали химики, чтобы избавиться от нее.

Знаменитый французский физик Антуан Беккерель ближе всех подошел к решению этой задачи. Он предложил опускать пластинки в разные растворы, причем выделяющийся водород должен химически соединяться с одним из растворов.

За эту мысль Беккереля ухватились многие изобретатели. Одному из них удалось добиться особенного успеха. Фамилия его Даниэль[31]. Шесть лет прошло в упорном труде, прежде чем Даниэль сконструировал первый элемент, не подвергающийся поляризации. Успеху Даниэля способствовали знание химии и опыт в конструировании химических приборов. С 1831 года он был профессором химии лондонского Королевского колледжа.

Гальванический элемент Даниэля сделан следующим образом. В глиняный цилиндр наливается раствор серной кислоты, и в нее погружается цинковый цилиндр. Пространство между стенками глиняного цилиндра и внешнего, стеклянного сосуда заполняется раствором медного купороса, в который погружается медный цилиндр. Образующийся при растворении цинка водород проходит через поры глиняного сосуда, вытесняет медь из раствора медного купороса и образует серную кислоту, в то время как вытесненная медь выделяется на медном цилиндре. Убыль меди в растворе пополняется разложением положенных на дно сосуда кристаллов медного купороса.

Но вскоре выяснилось, что элемент Даниэля обладает существенным недостатком: электродвижущая сила его мала; она не превышает 1,1 вольта. Часть электрической энергии тратится в самом элементе на разложение медного купороса.

Английский химик Вильям Грове в 1840 году решил вместо раствора медного купороса применить азотную кислоту, заменив медную пластинку платиновой.

Когда был изготовлен элемент Грове, оказалось, что предположения изобретателя оправдались: электродвижущая сила элемента Грове достигла 1,65 вольта. Оставалось лишь найти вещество, могущее заменить в элементе дорогостоящую платину.

Эту задачу в 1842 году решил знаменитый химик Роберт Бунзен. Вместо платины Бунзен применил в своем элементе очень плотно спрессованный древесный уголь. Действие такого элемента проявилось еще сильнее: электродвижущая сила достигла 1,8 вольта. Но и этот элемент не лишен был недостатков: азотная кислота выделяла удушливые пары; трудно было находиться вблизи работающего элемента. Началась новая полоса исканий и усовершенствований.

В 1843 году женевский физик Август Деларив высказал оригинальную мысль, как избавиться от действия поляризации. Он предложил ввести в элемент в качестве деполяризатора перекись марганца, вещество, очень богатое кислородом. Так как водород жадно стремится соединиться с кислородом, будут достигнуты наилучшие условия работы элемента. Но прошло двадцать пять лет, прежде чем впервые эта идея была осуществлена талантливым парижским химиком Георгом Лекланше. Это произошло в 1868 году[32].

[31] Джон Фредерик Даниель (1790–1845) — английский физик и химик. — прим. Гриня

[32] Жорж Лекланше (1839–1882) — французский инженер, изобретатель гальванического элемента, названного его именем. 8 января 1866 года он создает свою первую батарею — на основе карбоната меди, а позднее в ходе исследований изобретает по-настоящему эффективный марганцево-цинковый элемент. Его изобретение участвует в 1867 году во Всемирной выставке в Париже и внедряется на бельгийских телеграфных сетях и железных дорогах Нидерландов. — прим. Гриня