【每周科普】【78】查理定律的建立

2021-02-19 物理學習研究

查理(Jacques Alexandre Cesar Charles,1746—1823)是法國物理學家、數學家和發明家。1746年11月12日生於法國的博讓西。中學畢業後先在法國政府財政部當職員,由於對自然科學的愛好,轉而從事自然科學研究,自學成才。他被富蘭克林勇敢探索雷電奧秘的精神所鼓舞,對科學實驗產生了濃厚的興趣。查理用自己改良的方法重複了富蘭克林的實驗,引起了科學界的重視,甚至也引起富蘭克林的注意,親自拜訪他,對他的才幹和想法大加讚賞。

 查理大量收集並親手製作各種物理儀器,從事電學、熱力學、分子物理學等方面的研究和實驗。他多次舉辦各種物理講座,當眾出色地進行物理實驗演示,在學術界贏得了相當高的聲譽。1795年被選為法國科學院院士,並擔任巴黎工藝學院的物理學教授,此後一直從事自然科學研究和教學工作,1816年任巴黎科學院院長,成為當時世界著名科學家之一。1823年4月7日他在巴黎逝世。

查理在物理學上的重要貢獻是發現了查理定律。大約在1787年,查理研究氣體的膨脹問題時,發現了這一定律。但是查理沒有發表他發現的這個定律,而是由蓋-呂薩克偶然地知道他的這一結果後於1802年發表的。後來,物理學上就把氣體質量和體積不變時壓強隨溫度正比變化的定律也稱為查理定律。   查理與氫氣球的發明,還有著直接的關係!1783年6月5日,蒙戈爾費埃兄弟成功地使無人的熱氣球升空,在1800m的高空飛行了2300m。敏感的查理馬上意識到這種活動的重要意義,立即投入到這個問題的研究上,並且作了積極的改進。他利用熱空氣密度小使氣球上浮升空的道理,認為應向氣球充入氫氣。他認為氫氣比空氣更輕,應該更有利於氣球的升空。

幫助查理製作氣球的是羅伯特兄弟,兄弟倆主要負責製作氣球的支架、吊籃,在薄綢上噴塗橡膠,用以製作氣球。查理負責準備有關原料,獲得氣球所需要的大量的氫氣。

1783年8月27日下午,在巴黎市中心的練兵廣場,查理把他的氫氣球釋放升空,它升高到915m的高空時,遭遇到了一場暴風雨,45分鐘後,飛到24km外的一個叫果尼斯的小村莊降落。當地的農民看到一個怪物從空中突然降落下來,驚慌之餘,用大鐮刀和長柄叉來攻擊它,頃刻間把它砸成了碎片。這是人類第一次成功地完成了氫氣球的無載人飛行。

同年的12月1日,在巴黎的宮廷花園,「查理氣球」二度升空了,這次有兩名乘客:查理和小羅伯特,氫氣球飛行了約兩個小時,曾上升到1600m的高度,橫越了43km,緩緩降落在巴黎北方的一個小鎮附近,小羅伯特從懸籃中爬了出來。重量減輕之後的氫氣球再次升空,這次甚至上升到了2745m的高度,又繼續飛行了10km,最後在雷伊塔附近著陸。這是氫氣球的首次成功載人飛行。

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