Джозеф Блэк (16 апреля 1728 г. – 6 декабря 1799 г.) был шотландским физиком и химиком, известным своими открытиями магния , скрытой теплоты , удельной теплоты и углекислого газа . Он был профессором анатомии и химии в Университете Глазго в течение 10 лет с 1756 года, а затем профессором медицины и химии в Эдинбургском университете с 1766 года, преподавая и читая лекции там более 30 лет. [1]
Корпуса химических факультетов Эдинбургского университета и Университета Глазго названы в честь Блэка.
Блэк родился «на берегах реки Гаронна » в Бордо , Франция, шестым из 12 детей Маргарет Гордон ( ум . 1747) и Джона Блэка. Его мать была из семьи Абердиншира , которая имела связи с винным бизнесом, а его отец был из Белфаста , Ирландия, и работал фактором в торговле вином . [2] Он получал домашнее образование до 12 лет, после чего он посещал гимназию в Белфасте. В 1746 году, в возрасте 18 лет, он поступил в Университет Глазго , где учился в течение четырех лет, прежде чем провести еще четыре года в Эдинбургском университете , продолжая свои медицинские исследования. Во время учебы он написал докторскую диссертацию о лечении камней в почках с помощью соли карбоната магния . [3]
Как и большинство экспериментаторов XVIII века, концептуализация химии Блэком основывалась на пяти принципах материи: вода, соль, земля, огонь и металл. [4] Он добавил принцип воздуха , когда его эксперименты показали присутствие углекислого газа , который он назвал связанным воздухом , тем самым внеся вклад в пневматическую химию .
Исследования Блэка направлялись вопросами, касающимися того, как принципы сочетаются друг с другом в различных формах и смесях. Он использовал термин «сродство» для описания силы, которая удерживала такие комбинации вместе. [5] На протяжении всей своей карьеры он использовал различные диаграммы и формулы, чтобы научить своих студентов из Эдинбургского университета, как манипулировать сродством с помощью различных видов экспериментов. [6]
Около 1750 года, еще будучи студентом, Блэк разработал аналитические весы , основанные на легком брусе, уравновешенном на клиновидной опоре . Каждое плечо держал чашу, на которой размещался образец или стандартные гири. Они намного превосходили по точности любые другие весы того времени и стали важным научным инструментом в большинстве химических лабораторий. [7]
Блэк также исследовал свойства газа, получаемого в различных реакциях. Он обнаружил, что известняк ( карбонат кальция ) можно нагревать или обрабатывать кислотами, чтобы получить газ, который он назвал «связанным воздухом». Он заметил, что связанный воздух был плотнее воздуха и не поддерживал ни пламя, ни жизнь животных. Блэк также обнаружил, что при пропускании через водный раствор извести ( гидроксида кальция ) он осаждал карбонат кальция. Он использовал это явление, чтобы проиллюстрировать, что диоксид углерода вырабатывается в результате дыхания животных и микробной ферментации .
В 1757 году Блэк был назначен королевским профессором практической медицины в Университете Глазго . В 1756 году или вскоре после этого он начал обширное изучение тепла. [8]
В 1760 году Блэк понял, что при смешивании двух разных веществ одинаковой массы, но разной температуры, изменения в количестве градусов в двух веществах различаются, хотя тепло, получаемое более холодным веществом и теряемое более горячим, одинаково. Блэк рассказал об эксперименте, проведенном Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом по поручению голландского врача Германа Бурхаве . Для ясности он затем описал гипотетический, но реалистичный вариант эксперимента: если смешать равные массы воды температурой 100 °F и ртути температурой 150 °F, температура воды увеличится на 20 °, а температура ртути уменьшится на 30 ° (до 120 °F), хотя тепло, получаемое водой и теряемое ртутью, одинаково. Это прояснило различие между теплом и температурой. Также было введено понятие удельной теплоемкости, которая различна для разных веществ. Блэк писал: «Ртуть [ртуть] ... имеет меньшую емкость для материи тепла, чем вода». [9] [10]
В 1761 году Блэк пришел к выводу, что применение тепла ко льду в точке его плавления не приводит к повышению температуры смеси льда и воды, а скорее к увеличению количества воды в смеси. Кроме того, Блэк заметил, что применение тепла к кипящей воде не приводит к повышению температуры смеси воды и пара, а скорее к увеличению количества пара. Из этих наблюдений он пришел к выводу, что примененное тепло должно было объединиться с частицами льда и кипящей водой и стать латентным . [11]
Теория скрытой теплоты знаменует начало термодинамики . [12] Теория скрытой теплоты Блэка была одним из его наиболее важных научных вкладов, и на ней в основном покоится его научная слава. Он также показал, что разные вещества имеют разные удельные теплоты .
Теория в конечном итоге оказалась важной не только для развития абстрактной науки, но и для разработки парового двигателя . [13] Блэк и Джеймс Уатт стали друзьями после встречи около 1757 года, когда оба были в Глазго . Блэк обеспечил значительное финансирование и другую поддержку ранних исследований Уатта в области паровой энергии. Открытие Блэком скрытой теплоты воды было бы интересно Уатту, [14] послужившее основой для его попыток улучшить эффективность парового двигателя, изобретенного Томасом Ньюкоменом , и развить науку термодинамики.
В 1766 году, следуя по стопам своего друга и бывшего учителя в Университете Глазго, Блэк сменил Уильяма Каллена на посту профессора медицины и химии в Эдинбургском университете (Каллен переехал в Эдинбург в 1755 году). Его должность в Университете Глазго занял Александр Стивенсон . [15]
В этот момент он отказался от исследований и посвятил себя исключительно преподаванию. В этом он преуспел, и посещаемость его лекций росла из года в год на протяжении более тридцати лет. Его лекции оказали мощное влияние на популяризацию химии, и посещение их даже стало модным развлечением.
Блэк был широко признан одним из самых популярных лекторов в университете. Его курс химии регулярно привлекал исключительно большое количество студентов, многие посещали его по два-три раза. В дополнение к регулярному представлению передовых тем и тщательному выбору визуально впечатляющих экспериментов, Блэк использовал широкий спектр успешных учебных пособий, которые сделали химию доступной для его студентов (многим из которых было всего 14 лет). [16] [17] Его студенты приезжали со всей Великобритании , ее колоний и Европы , и сотни из них сохраняли его лекции в своих тетрадях и распространяли его идеи после окончания университета.
Он стал одним из главных украшений университета; и его лекции посещала аудитория, которая продолжала расти из года в год, на протяжении более тридцати лет. Иначе и быть не могло. Его внешность и манеры были как у джентльмена, и особенно приятны. Его голос во время лекций был тихим, но прекрасным; и его артикуляция была настолько отчетливой, что его прекрасно слышала аудитория, состоящая из нескольких сотен человек. Его речь была настолько простой и ясной, его иллюстрации экспериментом настолько уместными, что его мнения по любому вопросу никогда не могли быть ошибочными даже для самых неграмотных; и его наставления были настолько ясными от всех гипотез или догадок, что слушатель опирался на его выводы с уверенностью, едва ли превосходящей его в вопросах его собственного опыта. [18]
17 ноября 1783 года он стал одним из основателей Королевского общества Эдинбурга . [19] С 1788 по 1790 год он был президентом Королевской коллегии врачей Эдинбурга . [20] Он был членом ревизионной комиссии по изданиям Фармакопеи Эдинбургской фармакопеи колледжа 1774, 1783 и 1794 годов. Блэк был назначен главным врачом короля Георга III в Шотландии.
Исследования и преподавание Блэка были сокращены из-за плохого здоровья. С 1793 года его здоровье ухудшилось еще больше, и он постепенно отошел от преподавательской деятельности. В 1795 году Чарльз Хоуп был назначен его коадъютором в профессорской должности, а в 1797 году он прочитал последнюю лекцию.
Блэк был членом The Poker Club . Он был двоюродным братом, близким другом и коллегой Адама Фергюсона FRSE, который женился на его племяннице Кэтрин Бернетт в 1767 году, и был связан с Дэвидом Юмом , Адамом Смитом и литераторами шотландского Просвещения . Он также был близок к первопроходцу-геологу Джеймсу Хаттону . [21]
В 1773 году он был указан как проживающий на College Wynd на южной стороне Старого города . [22] В 1790-х годах он использовал Sylvan House в Сьенне в качестве летнего убежища. Мемориальная доска, открытая в 1991 году, увековечивает его пребывание в доме. [23]
Блэк никогда не был женат. Он мирно скончался в своем доме 12 Nicolson Street [24] на юге Эдинбурга в 1799 году в возрасте 71 года и похоронен в Greyfriars Kirkyard . Большой памятник находится в запечатанной секции на юго-западе, известной как Covenanter's Prison.
В 2011 году во время археологических раскопок в Эдинбургском университете было обнаружено научное оборудование, предположительно принадлежавшее Блэку. [25]
Его дом, квартира по адресу Николсон-стрит, 12, совсем рядом со Старым колледжем, сохранился до сих пор, но на нем нет никаких табличек, указывающих на его присутствие.
