數理化通俗演義(插圖版·全5冊)

第四十二回 踏破鐵鞋得來卻在故紙堆 種瓜得豆辛苦總會有收成

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——惰性氣體的發現

上回說到天文學家讓遜和洛克爾在日食光中發現一種新譜線,給物理學家出了一個難題,有好幾年誰也無法解釋。人們隻好猜測太陽裏可能有一種新元素,於是就把它定名為“氦”(希臘文“太陽”之意)。誰知一波未平,一波又起。1892年,洛克爾突然收到一封信,信中提出一個無法解釋的疑團,洛克爾幹脆把它發表在自己主辦的《自然》雜誌9月號上:

今有一事特向貴刊和貴刊的讀者求教。我最近多次用兩種方法製取氮氣,但它們的密度總不一樣。既是同一物為什麽會有兩種密度呢?

瑞利

1892年9月24日

各位讀者,你知道這個瑞利(1842—1919年)是誰?他是英國劍橋大學的教授。此人有極好的耐心,因此他也就選了一個極要耐心的研究題目,那就是測量各種氣體的密度(密度是指一升氣體在0℃和一個大氣壓下的質量)。而他的實驗室裏也有當時極好的一架天平,靈敏度可達到萬分之一克。他製作了一個大玻璃球,用真空泵將球內空氣抽空,稱出球重,算出體積,再充進各種氣體,稱出淨重,求出密度。幹這種重複枯燥的事,他真能不厭其煩。每種氣體都要稱幾次,而且氣體每次都得以不同方法製得,如果測量結果都一致了,這才放心。他就這樣稱了氫氣又稱氧氣,稱了氧氣又稱氯氣,稱了氯氣又稱二氧化碳,對著那個玻璃球,抽了又充,充了又稱,稱了再算,從1882年開始一直幹了整整十年。這工作雖然枯燥,但那些氣體在他的手中都有了個精確的密度,內心倒也十分愉快。

不想到第十個年頭上,瑞利這個辦法再也不靈了。他測氮氣密度,第一個辦法是讓空氣通過燒得紅熱的裝滿銅屑的管子,氧與銅生成氧化銅,剩下的就是氮氣,密度為每升1.2572克。第二個辦法是讓氧氣通過濃氨水,生成水和氮氣,這種氮氣的密度為每升重1.2560克,比空氣中的氮輕了0.0012克。瑞利百思不解,便向《自然》雜誌寫了上麵那封信。