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化學(xué)儀器的發(fā)明故事

[2017/5/15]

    科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置(儀器設(shè)備)是現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的一個(gè)重要工具，對(duì)促進(jìn)科學(xué)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步有著極其重要的作用。200多年前，一些發(fā)達(dá)國(guó)家的科技工作者就發(fā)明了具有實(shí)用價(jià)值的化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，這些儀器至今仍在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛使用。這些經(jīng)典的化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，不僅為化學(xué)學(xué)科的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，也為其他學(xué)科，如物理學(xué)、化學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)、信息科學(xué)等的快速發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用。同時(shí)，這些儀器的發(fā)明也造福于人類，為人類的生活帶來(lái)了方便和改善。
　　
   《發(fā)明傳奇：化學(xué)儀器的故事》選取了15種經(jīng)典的化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，重點(diǎn)介紹了它們的主要功能、儀器構(gòu)造、發(fā)明歷史、發(fā)明者小傳及其他相關(guān)知識(shí)。這15種經(jīng)典的化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器包括：杜瓦瓶、貝克曼溫度計(jì)、赫希漏斗、球形冷凝管等。提起保溫瓶、煤氣灶、體溫計(jì)等日常用品，大家都不會(huì)陌生。其實(shí)，這些用品的設(shè)計(jì)原理就源于早先化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的發(fā)明。我們現(xiàn)在使用的保溫瓶、熱水瓶等，其設(shè)計(jì)制作原理就來(lái)源于杜瓦瓶的發(fā)明。杜瓦瓶是由蘇格蘭物理學(xué)家和化學(xué)家詹姆斯·杜瓦爵士發(fā)明的。1892年，杜瓦吩咐玻璃工伯格用玻璃吹制一個(gè)特殊的玻璃瓶，伯格改進(jìn)后用鎳制造外殼，防止玻璃瓶膽破碎。在今天的英國(guó)倫敦研究所內(nèi)，還保存著早期的杜瓦真空瓶。
 
　　而我們現(xiàn)在使用的煤氣灶，其設(shè)計(jì)原理則得益于本生燈的發(fā)明。本生燈過(guò)去是實(shí)驗(yàn)室中常用的中高溫加熱工具，因燃燒時(shí)產(chǎn)生的溫度高，故燈具的材質(zhì)必須是能耐熱的金屬，又因燃燒的燃料為煤氣，故應(yīng)特別注意管線的安全，F(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室中，為了使用更為安全和方便，本生燈已被改造成酒精噴燈，使用的燃料為酒精。1852年，德國(guó)海德堡大學(xué)向本生燈的發(fā)明者羅伯特·威廉·本生發(fā)出了一封聘請(qǐng)信，聘請(qǐng)他為該；瘜W(xué)教授，本生欣然接受。他進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的加熱設(shè)備滿足不了實(shí)驗(yàn)要求。在當(dāng)時(shí)，酒精燈是主要的加熱工具，可酒精燈的溫度不夠高，達(dá)不到一些高溫實(shí)驗(yàn)的要求。那個(gè)時(shí)候，德國(guó)一些城市開(kāi)始使用煤氣路燈。本生從中受到啟發(fā)，設(shè)計(jì)了利用煤氣加熱的裝置。但是最初設(shè)計(jì)的煤氣加熱裝置產(chǎn)生的黑煙大、效率低，讓本生陷入了困境。就在此時(shí)，本生的一個(gè)學(xué)生從英國(guó)帶回了邁克爾·法拉第發(fā)明的新燈具。這種燈具呈圓錐形，能上下移動(dòng)，頂部有金屬網(wǎng)。本生試用后發(fā)現(xiàn)，這種燈加熱的溫度還是不夠高。經(jīng)過(guò)反復(fù)思考，本生發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題所在：這種燈和酒精燈一樣都是靠外部供給空氣燃燒，由于煤氣與空氣混合不充分，燃燒不完全，導(dǎo)致溫度上不去，產(chǎn)生的黑煙大，要想火焰溫度高、沒(méi)有黑煙，就必須確保在煤氣燈點(diǎn)燃之前煤氣與空氣充分混合。事實(shí)證明，本生的這一想法是正確的。經(jīng)過(guò)反復(fù)改進(jìn)，本生燈在1855 年誕生了。本生發(fā)明的加熱設(shè)備不僅給實(shí)驗(yàn)室?guī)?lái)了創(chuàng)新，也為我們的生活帶來(lái)了方便，F(xiàn)在我們家家戶戶使用的燃?xì)庠罹褪歉鶕?jù)本生燈的燃燒原理設(shè)計(jì)而成的。
 
　　杜瓦瓶、貝克曼溫度計(jì)、赫希漏斗......書(shū)中的經(jīng)典化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的發(fā)明故事圖文并茂，生動(dòng)地再現(xiàn)了這些實(shí)驗(yàn)儀器的發(fā)明過(guò)程。這些不僅可以啟發(fā)相關(guān)科技工作者對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置(儀器設(shè)備)的感悟，提升他們對(duì)新型科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置(儀器設(shè)備)的發(fā)明創(chuàng)造力。而且更為重要的是，可以幫助青少年培養(yǎng)對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置(儀器設(shè)備)的興趣，傳播相關(guān)的科學(xué)知識(shí)，開(kāi)闊其視野，賦予其想象力，并為我國(guó)科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置(儀器設(shè)備)的自主創(chuàng)新發(fā)揮積極作用。