هنري كافنديش
هنري كافنديش (بالإنجليزية: Henry Cavendish) (10 أكتوبر 1731 - 24 فبراير 1810) كان فيلسوفًا وعالمًا وكيميائيًا تجريبيًا ونظريًا هامًا وفيزيائيًا. اشتهر باكتشافه للهيدروجين الذي أطلق عليه «الهواء القابل للاشتعال». وصف كثافة الهواء القابل للاشتعال، والذي أنتج الماء عند الاحتراق، في ورقة بحث 1766، بعنوان أون فاكتيشوز إيرز. كرر أنطوان لافوازييه في وقت لاحق تجربة كافنديش وأعطى العنصر اسمه.
كان كافنديش رجلًا خجولًا سيئ السمعة، يتميز مع ذلك بالمصداقية والدقة في أبحاثه حول تكوين الهواء الجوي، وخصائص الغازات المختلفة، واصطناع الماء، والقانون الذي يحكم الجذب والتنافر الكهربائي، والنظرية الميكانيكية للحرارة، وحسابات كثافة الأرض (ومن ثم كتلتها). أصبحت تجربته لقياس كثافة الأرض تعرف باسم تجربة كافنديش.
سيرته الذاتية
حياته المبكرة
ولد هنري كافنديش في 10 أكتوبر عام 1731 في نيس، حيث كانت عائلته تعيش في ذلك الوقت. كانت والدته الليدي آن دي غراي، الابنة الرابعة لهنري غراي، دوق كنت الأول، وكان والده اللورد تشارلز كافنديش، الابن الثالث لويليام كافينديش، دوق ديفونشاير الثاني. تتبعت الأسرة نسبها عبر ثمانية قرون حتى العصور النورمانية، وكانت مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالعديد من العائلات الأرستقراطية في بريطانيا العظمى. توفيت والدة هنري في عام 1733، بعد ثلاثة أشهر من ولادة ابنها الثاني فريدريك، وقبل عيد ميلاد هنري الثاني بقليل، تاركةً اللورد تشارلز كافنديش ليعتني بولديه. اكتسب كافنديش لقب «الشريف هنري كافنديش».
من سن الـ 11، حضر هنري مدرسة نيوكوم، وهي مدرسة خاصة بالقرب من لندن. في سن الـ 18 (في 24 نوفمبر عام 1748)، التحق بجامعة كامبريدج في كلية سانت بيتر، والمعروفة الآن باسم بيترهاوس، لكنه غادرها بعد ثلاث سنوات في 23 فبراير عام 1751 دون الحصول على شهادة (كانت تلك عادة شائعة غي ذلك الوقت). ثم عاش مع والده في لندن، وسرعان ما امتلك مختبره الخاص.
قضى اللورد تشارلز كافنديش حياته أولاً في السياسة ثم بشكل متزايد في العلوم، خاصةً في الجمعية الملكية في لندن. في عام 1758، اصطحب هنري إلى اجتماعات الجمعية الملكية وكذلك إلى عشاء نادي المجتمع الملكي. في عام 1760، انتُخب هنري كافنديش عضوًا في كلتا المجموعتين، وكان ملتزمًا في حضوره بعد ذلك. لم يشارك عمليًا في السياسة، لكنه تبع خطا والده في العلوم، من خلال أبحاثه ومشاركته في المنظمات العلمية. كان ناشطًا في مجلس الجمعية الملكية بلندن (الذي انتخب عضوًا فيه عام 1765).
التسلسل الزمني
- 1749 دخل إلى مدرسة كلية كامبردج .
- 1753 نهاية دراسته، بدون أيِّ شهادة.
- 1773 أحد أعمامه تبنا له ثروة هائلة .
- 1776 اكتشف الهيدروجين .
- 1783 تحليل الهواء .
- 1784 تجميع المياه من الأكسجين والهيدروجين .
- 1785 أكسدة النيتروجين باستخدام شرارة كهربائية .
- 1798 قياس تقريبي لثابت الجاذبية متوسط كثافة الأرض.
- 1803 الدولة: الجمعية الملكية (أكاديمية العلوم) لندن.
بحوثه في الكيمياء
في وقت وفاة والده تقريبًا، بدأ كافنديش العمل مع تشارلز بلاغدن، وساعد هذا التعاون بلاغدن على دخول المجتمع العلمي في لندن بشكل كامل. في المقابل، ساعد بلاغدن في إبقاء العالم بعيدًا عن كافنديش. لم ينشر كافنديش أي كتب ونشر أوراق بحث معدودة، لكنه حقق الكثير. ظهرت العديد من مجالات البحث، بما في ذلك الميكانيكا والبصريات والمغناطيسية، على نطاق واسع في مخطوطاته، لكنها نادرًا ما كانت تظهر في عمله المنشور. يعتبر كافنديش أحد الكيميائيين الهوائيين في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، إلى جانب جوزيف بريستلي وجوزيف بلاك ودانيال روثرفورد على سبيل المثال. وجد كافنديش أن غازًا محددًا وغريبًا وقابل للاشتعال، والذي أشار إليه باسم «الهواء القابل للاشتعال»، نتج بفعل تأثير أحماض معينة على معادن معينة. كان هذا الغاز هو الهيدروجين، واكتشف كافنديش أن نسبته في الماء 2 إلى 1.
اكتشاف هنري كافندش لغاز الهيدروجين القابل للاشتعال
يعد هنري كافندش واحدا من أبناء الطبقة الأرستقراطية ورجلاً ذا ثروة ضخمة. لذلك، كان يعتبر الأغنى بين المتعلمين والأكثر علما بين الأغنياء. وكانت تتوالى أسرته في منصب الدوق في ديفون شاير، وكان لديهم بيت عظيم في تشاتوورث. وفيما بعد، أهدت أسرته معمله الشهير لجامعة كامبريدج.
كان هنري كافندش غريب الأطوار بعض الشيء وظل أعزب طوال حياته نظرا للخوف الذي كان ينتابه من السيدات، كما كان لا يهتم بمظهره. ومن المحتمل أنه كان مصابا بمتلازمة أسبرجر، أحد أنواع مرض الانطواء على الذات. وعلى الرغم من ذلك، يعد هنري كفندش من الباحثين المتميزين في إجراء التجارب في العديد من المجالات وقد أصبح عضوا في الجمعية الملكية وهو لا يتجاوز التاسعة والعشرين من عمره. وعلى الرغم من ذلك، لم تنشر معظم أعماله سوى بعد وفاته.
جدير بالذكر أن هنري كافندش قد قام بالفعل بنشر اكتشافاته عن الغازات. وكان لديه هتمام بدراسة الغازات وبشكل خاص الغاز الذي يكون الفقاعات عند ترك قطع من الحديد أو الزنك في وعاء به حمض. لكنه، لم يكن الأول الذي يلاحظ وجود ذلك الغاز. فقد سبقه و ذلك علماء آخرون، من بينهم العالم روبرت بويل عام ١٦٦١ والعالم ستيفن هيلز عام ١٧٢١. لكن، كان هنري كافندش الأول في دراسة ذلك الغاز بشكل جدي (تقريبا منذ عام ١٧٦٠)، ومنذ ذلك الحين عرف هنري كافندش بأنه مكتشف هذا الغاز - الهيدروجين.
من الجدير بالذكر أن هذا الغاز يتميز ببعض الخواص التي لا يمكن التنبؤ بها. فعلى -بيل المثال، يعرف هذا الغاز بأن وزنه خفيف جدا؛ فعند ملء بالون بذلك الغاز عام (١٧٨٣)، فإنه أولاً استطاع رفع عدد من الأشخاص في الهواء. ثانيا، يتميز بأنه قابل لاشتعال وذلك على النقيض من جميع الغازات الأخرى المعروفة مثل الهواء العادي وثاني كسيد الكربون. ووفقا للنظرية القديمة في تفسير الاحتراق - التي قبلها كافندش - فإن جميع الأشياء تحترق بسبب احتوائها على مادة اللاهوب (١٧٢٣). ونظرا لاعتقاده بأن ذلك الغاز القابل للاشتعال يحتوي على مادة اللاهوب، فقد ورد بخاطره أن يقوم بفصل ذلك الغاز واعتبر ذلك أحد الأعمال البطولية التي تؤدي إلى الشهرة.
فضلاً عن ذلك، فإن هنري كافندش قد كرس نفسه لمدة ٢٠ عاما لدراسة ذلك الغاز الجديد. ففي عام ١٧٨١ ، قام بخلط ذلك الغاز القابل للاشتعال مع الهواء العادي في وعاء، فانفجر الخليط مكونا لهبا من النيران. وعند تبريد الوعاء، ظهرت قطرات من الندى على لجدران والتي ثبت فيما بعد أنها قطرات من الماء. وقد أدى ذلك إلى تسمية الغاز باسم غاز الهيدروجين وهو مشتق من كلمتين يونانيتين تعنيان صانع الماء.
أجرى هنري كافندش في البداية التفاعل في الاتجاه الأصلي من خلال حرق غاز الهيدروجين في الأكسجين لتكوين الماء. بينما قام أنطوان لافوازييه بإجراء التفاعل في الاتجاه المعاكس عن طريق تسخين بخار الماء على لهب الحديد الأحمر الساخن، مما أدى إلى تحلل الماء إلى جزيئات الهيدروجين والأكسجين.
حساب هنري كافندش لوزن الأرض
كان الباحث الإنجليزي هنري كافندش ينتمي إلى إحدى العائلات الأرستقراطية الثرية. وقد قدم هنري كافندش العديد من الاكتشافات المهمة منها غاز الهيدروجين عام ١٧٦٦ والقانون الذي يحكم قوة التجاذب والتنافر بين الشحنات الكهربائية الذي دائما ما يتم ربطه بالعالم الفرنسي شارل كولوم (١٧٨٥). لكن، تعد محاولته لوزن الأرض أعظم الإنجازات التي قام بها وآخرها.
للقيام بذلك، اعتمد هنري كافندش على قوانين نيوتن (١٦٨٧) التي توضح أن قوة الجاذبية بين جسمين تعتمد على كتلة كل منهما، بالإضافة إلى المسافة بينهما. وباستخدام الميزان الإلتوائي الذي اخترعه صديقه جون ميشيل (١٧٨٣)، استطاع هنري كافندش قياس قوة الجاذبية بين كرات الرصاص الكبيرة والصغيرة. وتلك القوة ضعيفة جداً، وبالتالي كنت المقاييس شديدة الحساسية. لذلك، قام كافندش بوضع الميزان في حجرة محكمة الغلق ثم قام بقراءة المؤشر عن بعد باستخدام التليسكوب. وبعد ذلك، قارن بين مقدار تلك القوة ووزن الكرة الصغيرة الذي يمثل قوة الجاذبية بين الكرة الصغيرة والأرض. وبذلك، استطاع هنري كافنندش حساب وزن الأرض. وتقدر النتيجة التي حصل عليها بمقدار 6 * 10 12 طن، ويعد ذلك الرقم قريبا من الرقم الحالي المقبول لدى العلماء.
