Engleski fizičar Michael Faraday, koji je odrastao u siromašnoj obitelji, postao je jedan od najvećih znanstvenika u povijesti čovječanstva. Njegova izvanredna postignuća ostvarena su u vrijeme kada je znanost bila sudbina ljudi rođenih u privilegiranim obiteljima. Jedinica za električni kapacitet, farad, nazvana je po njemu.
Faraday (fizičar): kratka biografija
Michael Faraday rođen je 22. rujna 1791. u britanskoj prijestolnici Londonu. Bio je treće dijete u obitelji Jamesa i Margaret Faraday. Otac mu je bio kovač slabog zdravlja. Prije braka, njegova majka je radila kao sobarica. Obitelj je živjela u siromaštvu.
Do svoje 13. godine Michael je pohađao lokalnu školu u kojoj je stekao osnovno obrazovanje. Kako bi pomogao obitelji, počeo je raditi kao glasnik u knjižari. Dječakova marljivost impresionirala je njegovog poslodavca. Godinu dana kasnije, unaprijeđen je u šegrta knjigoveza.
Uvezivanje knjiga i znanost
Michael Faraday želio je saznati više o svijetu; nije bio ograničen samo na restauraciju knjiga. Nakon marljivog svakodnevnog rada, sve svoje slobodno vrijeme provodio je čitajući knjige koje je uvezao.
Polagano je otkrio da ga zanima znanost. Posebno su mu se svidjele dvije knjige:
- Enciklopedija Britannica izvor je njegovog znanja o elektricitetu i mnogo više.
- Chemistry Talks - 600 stranica pristupačne kemije Jane Marset.
Bio je toliko zaljubljen da je dio svog skromnog prihoda počeo trošiti na kemikalije i aparate kako bi potvrdio istinitost onoga što je pročitao.
Dok je proširio svoje znanstveno znanje, čuo je da će poznati znanstvenik John Tatum održati niz javnih predavanja o prirodnoj filozofiji (fizici). Za pohađanje predavanja trebalo je platiti jedan šiling - previše za Michaela Faradayja. Njegov stariji brat, kovač, impresioniran bratovom sve većom odanošću znanosti, dao mu je potrebnu količinu.
Upoznajte Humphreyja Davyja
Faraday je napravio još jedan korak prema znanosti kada je William Dance, kupac knjižare, pitao Michaela želi li dobiti ulaznice za predavanja u Kraljevskom institutu.
Predavač, Sir Humphry Davy, bio je jedan od najpoznatijih svjetskih znanstvenika tog vremena. Faraday je iskoristio priliku i odslušao četiri predavanja o jednom od najnovijih problema u kemiji - određivanju kiselosti. Gledao je eksperimente koje je Davy provodio na predavanjima.
Ovo je bio svijet u kojem je želio živjeti. Faraday je vodio bilješke, a zatim je napravio toliko dodataka bilješkama da je napravio rukopis od 300 stranica, koji je sam uvezao i poslao Davyju kao znakhvala.
U to vrijeme, u dvorištu knjižare, Michael je počeo provoditi složenije eksperimente za stvaranje električne baterije od bakrenih novčića i cink diskova odvojenih mokrim slanim papirom. Koristio ga je za razgradnju kemikalija poput magnezijevog sulfata. Humphry Davy bio je pionir u ovom području kemije.
U listopadu 1812. Faradayjevo je naukovanje završilo i on je počeo raditi kao knjigovež za drugog poslodavca koji mu je bio neukusan.
Ne bi bilo sreće, ali je nesreća pomogla
A onda se dogodio sretan događaj za Faradaya. Kao rezultat neuspješnog eksperimenta, Humphry Davy je ozlijeđen: to je privremeno utjecalo na njegovu sposobnost pisanja. Michael je uspio nekoliko dana voditi bilješke za Davyja, koji je bio impresioniran knjigom koju mu je poslao.
Kada je kratak period rada kao asistenta završio, Faraday je poslao bilješku znanstveniku tražeći od njega da ga zaposli kao svog asistenta. Ubrzo nakon toga, jedan od Davyjevih laboratorijskih pomoćnika otpušten je zbog nedoličnog ponašanja, a Humphrey je pitao Michaela bi li želio popuniti upražnjeno mjesto.
Želi li raditi na Kraljevskom institutu s jednim od najpoznatijih znanstvenika na svijetu? Bilo je to retoričko pitanje.
Karijera u Kraljevskoj instituciji
Faraday je preuzeo dužnost 1. ožujka 1813. u dobi od 21 godine.
Bio je dobro plaćen i dobio je sobu za život u potkrovlju Kraljevskog instituta. Michael je bio jako zadovoljan i njegova povezanost s ovom institucijom više nijeprekinut na 54 godine, tijekom kojih je uspio postati profesor kemije.
Faradayev posao bio je pripremiti opremu za eksperimente i predavanja u Kraljevskoj instituciji. Isprva se bavio dušikovim trikloridom, eksplozivom koji je ozlijedio Davyja. Michael je također nakratko izgubio svijest tijekom sljedeće eksplozije, a kada je Humphrey ponovno ozlijeđen, eksperimenti s ovim spojem su zaustavljeni.
Nakon 7 mjeseci u Royal Institutionu, Davy je poveo Faradayja sa sobom na 18-mjesečnu turneju po Europi. Za to vrijeme Michael je uspio upoznati velike znanstvenike kao što su Andre-Marie Ampère u Parizu i Alessandro Volta u Milanu. Na neki način, turneja je zamijenila njegovo sveučilišno obrazovanje - Faraday je puno naučio za to vrijeme.
Veći dio turneje, međutim, bio je nesretan, jer je osim znanstvenog i tajničkog posla morao čekati Davyja i njegovu ženu. Znanstvenikova žena nije smatrala Faradaya ravnim zbog njegovog porijekla.
Nakon povratka u London, sve je sjelo na svoje mjesto. Kraljevski institut obnovio je Michaelov ugovor i povećao mu naknadu. Davy je čak počeo spominjati njegovu pomoć u znanstvenim radovima.
1816. godine, u dobi od 24 godine, Faraday je održao svoje prvo predavanje o svojstvima materije. Održala se u Gradskom filozofskom društvu. U isto vrijeme objavio je svoj prvi znanstveni članak o analizi kalcijevog hidroksida u Science Quarterly.
Godine 1821., u dobi od 29 godina, Faraday je promaknut u voditelja kućanstva i laboratorija Kraljevskog instituta. U istomoženio je Sarah Barnard. Michael i njegova supruga živjeli su u institutu većinu sljedećih 46 godina, ne više u potkrovlju, već u udobnom prostoru koji je nekoć zauzimao Humphry Davy.
Godine 1824., biografija Faradaya (fizika) obilježena je njegovim izborom u Kraljevsko društvo. Ovo je bilo priznanje da je postao značajan znanstvenik.
Godine 1825., fizičar Faraday postao je direktor laboratorija.
Godine 1833. postao je Fullerov profesor kemije na Kraljevskom institutu Velike Britanije. Faraday je tu poziciju obnašao do kraja života.
1848. i 1858. zamolili su ga da bude na čelu Kraljevskog društva, ali je odbio.
Znanstvena dostignuća
Trebalo bi više od jedne knjige da se opiše Faradayeva otkrića u fizici. Nije slučajno što je Albert Einstein u svom uredu držao fotografije samo trojice znanstvenika: Isaaca Newtona, Jamesa Maxwella i Michaela Faradaya.
Čudno, iako se riječ "fizičar" počela koristiti tijekom života znanstvenika, njemu se samom to nije svidjelo, a sebe je uvijek nazivao filozofom. Faraday je bio čovjek koji je otkrio eksperimentima, a bio je poznat po tome što nikada nije odustajao od ideja do kojih je došao kroz znanstvenu intuiciju.
Ako je mislio da je ideja vrijedna toga, nastavio je eksperimentirati unatoč mnogim neuspjesima sve dok nije postigao ono što je očekivao ili dok nije bio uvjeren da je majka priroda dokazala da nije u pravu, što je bilo iznimno rijetko.
Pa što je Faraday otkrio u fizici? Evo nekih od njegovih najistaknutijihpostignuća.
1821: otkriće elektromagnetske rotacije
Bio je to predznak onoga što će na kraju dovesti do stvaranja električnog motora. Otkriće se temeljilo na Oerstedovoj teoriji o magnetskim svojstvima žice koja vodi električnu struju.
1823: Ukapljivanje plina i hlađenje
Godine 1802., John D alton je predložio da se svi plinovi mogu ukapljivati pri niskim temperaturama ili visokim tlakovima. Fizičar Faraday je to empirijski dokazao. Prvo je pretvorio klor i amonijak u tekućinu.
Tekući amonijak također je bio zanimljiv jer je, kako je primijetio Michael Faraday, fizika njegovog procesa isparavanja uzrokovala hlađenje. Princip hlađenja pomoću umjetnog isparavanja javno je demonstrirao William Cullen u Edinburghu 1756. Znanstvenik je pomoću pumpe snizio tlak u tikvici s eterom, uslijed čega je brzo ispario. To je uzrokovalo hlađenje, a na vanjskoj strani tikvice nastao je led od vlage u zraku.
Važnost Faradayeva otkrića bila je da mehaničke pumpe mogu pretvoriti plin u tekućinu na sobnoj temperaturi. Zatim je tekućina isparila, hladeći sve okolo, dobiveni plin mogao se skupiti i ponovno komprimirati u tekućinu pomoću pumpe, ponavljajući ciklus. Ovako rade moderni hladnjaci i zamrzivači.
Godine 1862., na Svjetskoj izložbi u Londonu, Ferdinand Carré demonstrirao je prvi svjetski komercijalni stroj za pravljenje leda. Auto je koristio amonijak kao rashladnu tekućinu, i toproizvodi led brzinom od 200 kg na sat.
1825: Otkriće benzena
Povijesno gledano, benzen je postao jedna od najvažnijih supstanci u kemiji, kako u praktičnom smislu, odnosno koristi se za stvaranje novih materijala, tako iu teoretskom smislu za razumijevanje kemijske veze. Znanstvenik je otkrio benzen u uljnom ostatku londonskog postrojenja za proizvodnju rasvjetnog plina.
1831: Faradayev zakon, formula, fizika elektromagnetske indukcije
Ovo je bilo iznimno važno otkriće za budućnost znanosti i tehnologije. Faradayev zakon (fizika) kaže da izmjenično magnetsko polje inducira električnu struju u krugu, a generirana elektromotorna sila izravno je proporcionalna brzini promjene magnetskog toka. Jedan od njegovih mogućih unosa je |E|=|dΦ/dt|, gdje je E EMF, a F magnetski tok.
Na primjer, pomicanje potkovičastog magneta duž žice proizvodi električnu struju, jer kretanje magneta uzrokuje izmjenično magnetsko polje. Prije toga, jedini izvor struje bila je baterija. Michael Faraday, čija su otkrića u fizici pokazala da se gibanje može pretvoriti u električnu energiju, ili, znanstvenije rečeno, kinetička energija može se pretvoriti u električnu energiju, stoga je odgovoran za činjenicu da se većina energije u našim domovima danas proizvodi iz ovaj princip.
Rotacija (kinetička energija) se pretvara u električnu energiju elektromagnetskom indukcijom. A rotacija se, pak, dobiva djelovanjem visoke pare na turbine.tlak stvoren energijom ugljena, plina ili atoma, ili tlak vode u hidroelektranama, ili tlak zraka u vjetroelektranama.
1834: zakoni elektrolize
Fizičar Faraday dao je veliki doprinos stvaranju nove znanosti o elektrokemiji. Objašnjava što se događa na granici između elektrode i ionizirane tvari. Zahvaljujući elektrokemiji, koristimo litij-ionske baterije i akumulatore koji napajaju modernu mobilnu tehnologiju. Faradayevi zakoni važni su za naše razumijevanje reakcija elektroda.
1836: izum zaštićene kamere
Fizičar Faraday otkrio je da kada se električni vodič nabije sav višak naboja nakuplja se na njegovoj vanjskoj strani. To znači da se unutar sobe ili metalnog kaveza ne pojavljuje dodatna naknada. Na primjer, osoba odjevena u Faradayjevo odijelo, odnosno s metalnom podstavom, nije izložena vanjskoj struji. Osim zaštite ljudi, Faradayev kavez se može koristiti za provođenje električnih ili elektrokemijskih pokusa koji su osjetljivi na vanjske smetnje. Zaštićene kamere također mogu stvoriti mrtve zone za mobilnu komunikaciju.
1845: otkriće Faradayevog efekta - magneto-optički efekt
Još jedan važan eksperiment u povijesti znanosti bio je prvi koji je dokazao vezu između elektromagnetizma i svjetlosti, što je 1864. godine u potpunosti opisano jednadžbama Jamesa Clerka Maxwella. Fizičar Faraday je ustanovio da je svjetlost elektromagnetski val: “Kadasuprotni magnetski polovi bili su na istoj strani, to je utjecalo na polarizirani snop, što dokazuje povezanost magnetske sile i svjetlosti…
1845: otkriće dijamagnetizma kao svojstva sve materije
Većina ljudi je upoznata s feromagnetizmom koristeći obične magnete kao primjer. Faraday (fizičar) je otkrio da su sve tvari dijamagnetne - uglavnom slabo, ali ima i jakih. Dijamagnetizam je suprotan smjeru primijenjenog magnetskog polja. Na primjer, ako postavite sjeverni pol blizu jako dijamagnetne tvari, tada će se odbiti. Dijamagnetizam u materijalima, induciran vrlo jakim modernim magnetima, može se koristiti za postizanje levitacije. Čak su i živa bića poput žaba dijamagnetna i mogu plutati u jakom magnetskom polju.
Kraj
Michael Faraday, čija su otkrića u fizici revolucionirala znanost, umro je 25. kolovoza 1867. u Londonu u dobi od 75 godina. Njegova supruga Sarah živjela je duže. Par nije imao djece. Cijeli je život bio pobožni kršćanin i pripadao je maloj protestantskoj sekti zvanoj Sandemani.
Čak i za života, Faradayu je ponuđen pokop u Westminsterskoj opatiji, zajedno s kraljevima i kraljicama Velike Britanije i znanstvenicima poput Isaaca Newtona. Odbio je skromniju ceremoniju. Njegov grob, gdje je Sarah također pokopana, može se pronaći na groblju Highgate u Londonu.
