Il fisico inglese Michael Faraday, cresciuto in una famiglia povera, è diventato uno dei più grandi scienziati nella storia dell'umanità. I suoi risultati eccezionali sono stati raggiunti in un'epoca in cui la scienza era la sorte delle persone nate in famiglie privilegiate. L'unità di capacità elettrica, il farad, prende il nome da lui.
Faraday (fisico): breve biografia
Michael Faraday nacque il 22 settembre 1791 nella capitale britannica Londra. Era il terzo figlio della famiglia di James e Margaret Faraday. Suo padre era un fabbro che era in cattive condizioni di salute. Prima del matrimonio, sua madre lavorava come domestica. La famiglia viveva in povertà.
Fino all'età di 13 anni, Michael ha frequentato una scuola locale dove ha ricevuto la sua istruzione primaria. Per aiutare la famiglia, iniziò a lavorare come fattorino in una libreria. La diligenza del ragazzo ha impressionato il suo datore di lavoro. Un anno dopo, fu promosso apprendista rilegatore.
Rilegatura e scienza
Michael Faraday voleva saperne di più sul mondo; non si limitava al restauro di libri. Dopo un diligente lavoro quotidiano, passava tutto il tempo libero a leggere i libri che rilegava.
Lentamente, scoprì di essere interessato alla scienza. Gli sono piaciuti soprattutto due libri:
- L'Encyclopædia Britannica è la fonte della sua conoscenza dell'elettricità e molto altro ancora.
- Chimica Talks - 600 pagine di chimica accessibile di Jane Marset.
Era così innamorato che iniziò a spendere parte del suo misero reddito in prodotti chimici e apparecchiature per confermare la verità di ciò che leggeva.
Mentre ampliava le sue conoscenze scientifiche, venne a sapere che il famoso scienziato John Tatum stava per tenere una serie di conferenze pubbliche sulla filosofia naturale (fisica). Per assistere alle lezioni si doveva pagare una quota di uno scellino, troppo per Michael Faraday. Suo fratello maggiore, un fabbro, impressionato dalla crescente devozione di suo fratello alla scienza, gli diede la somma necessaria.
Incontra Humphrey Davy
Faraday fece un altro passo avanti verso la scienza quando William Dance, un cliente di una libreria, chiese a Michael se desiderava acquistare i biglietti per le lezioni alla Royal Institution.
Il docente, Sir Humphry Davy, era uno degli scienziati più famosi del mondo dell'epoca. Faraday ha colto al volo l'occasione e ha partecipato a quattro conferenze su uno dei problemi più recenti della chimica: la determinazione dell'acidità. Ha osservato gli esperimenti che Davy ha condotto durante le lezioni.
Questo era il mondo in cui voleva vivere. Faraday teneva degli appunti, e poi fece così tante aggiunte agli appunti che produsse un manoscritto di 300 pagine, che lui stesso rilegò e inviò a Davy come segnograzie.
In questo momento, nel cortile di una libreria, Michael iniziò a condurre esperimenti più complessi per creare una batteria elettrica da monete di rame e dischi di zinco separati da carta salata bagnata. Lo usava per abbattere sostanze chimiche come il solfato di magnesio. Humphry Davy è stato un pioniere in questo campo della chimica.
Nell'ottobre 1812, l'apprendistato di Faraday terminò e iniziò a lavorare come rilegatore di libri per un altro datore di lavoro che trovava sgradevole.
Non ci sarebbe stata la felicità, ma la sfortuna ha aiutato
E poi c'è stato un lieto evento per Faraday. A seguito di un esperimento fallito, Humphry Davy fu ferito: ciò influì temporaneamente sulla sua capacità di scrivere. Michael è riuscito a prendere appunti per diversi giorni per Davy, che è rimasto colpito dal libro che gli ha inviato.
Al termine del breve periodo di lavoro come assistente, Faraday inviò un messaggio allo scienziato chiedendogli di assumerlo come suo assistente. Poco dopo, uno degli assistenti di laboratorio di Davy è stato licenziato per cattiva condotta e Humphrey ha chiesto a Michael se gli sarebbe piaciuto riempire il posto vacante.
Gli piacerebbe lavorare al Royal Institute con uno degli scienziati più famosi al mondo? Era una domanda retorica.
Carriera presso la Royal Institution
Faraday entrò in carica il 1 marzo 1813, all'età di 21 anni.
Era ben pagato e gli fu data una stanza in cui vivere nella soffitta del Royal Institute. Michael era molto contento e la sua associazione con questa istituzione non è piùinterrotto per 54 anni, durante i quali riuscì a diventare professore di chimica.
Il lavoro di Faraday consisteva nel preparare l'attrezzatura per esperimenti e conferenze presso la Royal Institution. All'inizio si è occupato del tricloruro di azoto, un esplosivo che ha ferito Davy. Anche Michael perse brevemente conoscenza durante la successiva esplosione, e quando Humphrey fu nuovamente ferito, gli esperimenti con questo composto furono interrotti.
Dopo 7 mesi alla Royal Institution, Davy portò Faraday con sé in un tour di 18 mesi in Europa. Durante questo periodo, Michael riuscì a incontrare grandi scienziati come Andre-Marie Ampère a Parigi e Alessandro Volta a Milano. In un certo senso, il tour ha sostituito la sua istruzione universitaria: Faraday ha imparato molto durante questo periodo.
Per la maggior parte del tour, tuttavia, è stato scontento, poiché oltre al lavoro scientifico e di segreteria, ha dovuto aspettare Davy e sua moglie. La moglie dello scienziato non considerava Faraday alla pari a causa della sua origine.
Dopo essere tornato a Londra, tutto è andato a posto. Il Royal Institute ha rinnovato il contratto di Michael e ha aumentato la sua remunerazione. Davy ha persino iniziato a menzionare il suo aiuto in articoli scientifici.
Nel 1816, all'età di 24 anni, Faraday tenne la sua prima conferenza sulle proprietà della materia. Ha avuto luogo nella Società Filosofica della Città. Allo stesso tempo, ha pubblicato il suo primo articolo scientifico sull'analisi dell'idrossido di calcio su Science Quarterly.
Nel 1821, all'età di 29 anni, Faraday fu promosso capo della famiglia e del laboratorio del Royal Institute. Nello stessoha sposato Sarah Barnard. Michael e sua moglie vissero nell'istituto per la maggior parte dei successivi 46 anni, non più in soffitta, ma nello spazio confortevole un tempo occupato da Humphry Davy.
Nel 1824, la biografia di Faraday (fisica) fu segnata dalla sua elezione alla Royal Society. Questo è stato un riconoscimento che era diventato uno scienziato notevole.
Nel 1825, il fisico Faraday divenne direttore del laboratorio.
Nel 1833 divenne professore di chimica di Fuller presso la Royal Institution of Great Britain. Faraday mantenne questa posizione per il resto della sua vita.
Nel 1848 e nel 1858 gli fu chiesto di dirigere la Royal Society, ma rifiutò.
Risultati scientifici
Ci vorrebbe più di un libro per descrivere le scoperte di Faraday in fisica. Non è un caso che Albert Einstein tenesse fotografie di soli tre scienziati nel suo studio: Isaac Newton, James Maxwell e Michael Faraday.
Stranamente, sebbene la parola "fisico" abbia cominciato ad essere usata durante la vita dello scienziato, a lui stesso non piaceva, e si definiva sempre un filosofo. Faraday era un uomo che faceva scoperte attraverso esperimenti, ed era noto per non aver mai rinunciato alle idee che gli era venuta attraverso l'intuizione scientifica.
Se pensava che l'idea valesse la pena, ha continuato a sperimentare nonostante i molti fallimenti fino a quando non ha ottenuto ciò che si aspettava o fino a quando non si è convinto che Madre Natura gli ha dato torto, cosa estremamente rara.
Quindi cosa ha scoperto Faraday in fisica? Ecco alcuni dei suoi più importantirisultati.
1821: scoperta della rotazione elettromagnetica
È stato il presagio di ciò che alla fine avrebbe portato alla creazione del motore elettrico. La scoperta si basava sulla teoria di Oersted delle proprietà magnetiche di un filo che trasporta una corrente elettrica.
1823: liquefazione del gas e refrigerazione
Nel 1802, John D alton suggerì che tutti i gas potessero essere liquefatti a basse temperature o ad alte pressioni. Il fisico Faraday lo ha dimostrato empiricamente. Per prima cosa ha trasformato cloro e ammoniaca in un liquido.
Anche l'ammoniaca liquida è stata interessante perché, come ha notato Michael Faraday, la fisica del suo processo di evaporazione ha causato il raffreddamento. Il principio del raffreddamento mediante evaporazione artificiale fu pubblicamente dimostrato da William Cullen a Edimburgo nel 1756. Lo scienziato, usando una pompa, abbassò la pressione nel pallone con l'etere, di conseguenza evaporò rapidamente. Ciò ha causato il raffreddamento e la formazione di ghiaccio all'esterno del pallone dall'umidità nell'aria.
L'importanza della scoperta di Faraday era che le pompe meccaniche potevano trasformare un gas in un liquido a temperatura ambiente. Quindi il liquido evaporava, raffreddando tutto intorno, il gas risultante poteva essere raccolto e compresso nuovamente in liquido per mezzo di una pompa, ripetendo il ciclo. Ecco come funzionano i moderni frigoriferi e congelatori.
Nel 1862, all'Esposizione Universale di Londra, Ferdinand Carré mostrò la prima macchina per la produzione di ghiaccio commerciale al mondo. L'auto usava l'ammoniaca come refrigerante, e cosìha prodotto ghiaccio a una velocità di 200 kg all'ora.
1825: Scoperta del benzene
Storicamente, il benzene è diventato una delle sostanze più importanti in chimica, sia in senso pratico, cioè viene utilizzato per creare nuovi materiali, sia in senso teorico, per comprendere il legame chimico. Uno scienziato ha scoperto il benzene nel residuo oleoso di un impianto di produzione di gas per illuminazione a Londra.
1831: Legge, formula, fisica dell'induzione elettromagnetica di Faraday
Questa è stata una scoperta estremamente importante per il futuro della scienza e della tecnologia. La legge di Faraday (fisica) afferma che un campo magnetico alternato induce una corrente elettrica in un circuito e la forza elettromotrice generata è direttamente proporzionale alla velocità di variazione del flusso magnetico. Una delle sue possibili voci è |E|=|dΦ/dt|, dove E è l'EMF e Ф è il flusso magnetico.
Ad esempio, lo spostamento di un magnete a ferro di cavallo lungo un filo produce una corrente elettrica, poiché il movimento del magnete provoca un campo magnetico alternato. Prima di questo, l'unica fonte di corrente era la batteria. Michael Faraday, le cui scoperte in fisica hanno mostrato che il movimento potrebbe essere convertito in elettricità, o, in termini più scientifici, l'energia cinetica potrebbe essere convertita in energia elettrica, è quindi responsabile del fatto che la maggior parte dell'energia nelle nostre case oggi è prodotta da questo principio.
La rotazione (energia cinetica) viene convertita in elettricità per induzione elettromagnetica. E la rotazione, a sua volta, è ottenuta dall'azione dell' alto vapore sulle turbine.pressione creata dall'energia del carbone, del gas o dell'atomo, o dalla pressione dell'acqua nelle centrali idroelettriche o dalla pressione dell'aria nei parchi eolici.
1834: leggi dell'elettrolisi
Faraday il fisico ha dato un importante contributo alla creazione della nuova scienza dell'elettrochimica. Spiega cosa succede all'interfaccia tra l'elettrodo e la sostanza ionizzata. Grazie all'elettrochimica, utilizziamo batterie e accumulatori agli ioni di litio che alimentano la moderna tecnologia mobile. Le leggi di Faraday sono importanti per la nostra comprensione delle reazioni degli elettrodi.
1836: invenzione della telecamera schermata
Il fisico Faraday ha scoperto che quando un conduttore elettrico viene caricato, tutta la carica in eccesso si accumula sul suo lato esterno. Ciò significa che all'interno di una stanza o di una gabbia di metallo non compare alcun costo aggiuntivo. Ad esempio, una persona vestita con un abito di Faraday, cioè con una fodera metallica, non è esposta all'elettricità esterna. Oltre a proteggere le persone, la gabbia di Faraday può essere utilizzata per condurre esperimenti elettrici o elettrochimici sensibili alle interferenze esterne. Le telecamere schermate possono anche creare zone morte per le comunicazioni mobili.
1845: scoperta dell'effetto Faraday - l'effetto magneto-ottico
Un altro importante esperimento nella storia della scienza fu il primo a dimostrare la connessione tra elettromagnetismo e luce, che nel 1864 fu completamente descritta dalle equazioni di James Clerk Maxwell. Il fisico Faraday ha stabilito che la luce è un'onda elettromagnetica: “Quandopoli magnetici opposti erano dalla stessa parte, questo ha avuto un effetto sul raggio polarizzato, che dimostra così la connessione tra forza magnetica e luce…
1845: scoperta del diamagnetismo come proprietà di tutta la materia
La maggior parte delle persone ha familiarità con il ferromagnetismo usando come esempio i normali magneti. Faraday (un fisico) ha scoperto che tutte le sostanze sono diamagnetiche, per la maggior parte debolmente, ma ce ne sono anche di forti. Il diamagnetismo è opposto alla direzione del campo magnetico applicato. Ad esempio, se metti il polo nord vicino a una sostanza fortemente diamagnetica, allora si respingerà. Il diamagnetismo nei materiali, indotto da magneti moderni molto potenti, può essere utilizzato per ottenere la levitazione. Anche gli esseri viventi come le rane sono diamagnetici e possono fluttuare in un forte campo magnetico.
Fine
Michael Faraday, le cui scoperte in fisica rivoluzionarono la scienza, morì il 25 agosto 1867 a Londra all'età di 75 anni. Sua moglie Sarah visse più a lungo. La coppia non aveva figli. Fu un cristiano devoto per tutta la vita e apparteneva a una piccola setta protestante chiamata Sandemanians.
Anche durante la sua vita, a Faraday fu offerta la sepoltura nell'Abbazia di Westminster, insieme ai re e alle regine della Gran Bretagna e scienziati come Isaac Newton. Ha rifiutato per una cerimonia più modesta. La sua tomba, dove è sepolta anche Sarah, si trova al cimitero di Highgate a Londra.
