亨利·卡文迪许(Henry Cavendish,又译成:亨利·卡文迪什,1731年10月10日---1810年2月24日),英国物理学家、化学家。他首次对氢气的性质进行了细致的研究,证明了水并非单质,预言了空气中稀有气体的存在。发现了库仑定律和欧姆定律,将电势概念广泛应用于电学,并精确测量了地球的密度,被认为是牛顿之后英国最伟大的科学家之一。
学术贡献
卡文迪许公开发表的论文并不多,他没有写过一本书,在长长的50年中,发表的论文也只有18篇。除了一篇在1771年发表的论文是理论性的以外,其余的论文内容都是实验性和观察性的,大部分是关于水槽化学方面的,先后发表在1766年到1788年的英国皇家学会的期刊上。
卡文迪什在1766年发表了他的第一篇论文《论人工空气》,“人工空气”一词为波义耳首创,用来指存在在某种物质中,通过化学反应可以释放出来的气体。如普利斯特里通过碳酸盐与酸反应生成的二氧化碳。在文章中卡文迪什在严格保持温度和压强条件的前提下,对当时已知的各种气体的物理性质,特别是密度进行了严谨而细致的研究,并首先研究出二氧化碳、氢气等气体的收集方法,较系统地研究了二氧化碳和氢气的性质。这篇文章使他获得英国皇家学会的科普利奖章。
1767年,卡文迪许发表的论文介绍了他,关于水和固定空气(二氧化碳)的实验。
1773年,卡文迪许用两个同心金属球壳做实验,发现了电荷间的作用规律,从而验证了自己的之前的结论——卡文迪许之前曾圆满解释了电荷在导体表面分布并严格遵守距离平方反比律的原因。
1781年,卡文迪什采用铁与稀硫酸反应而首先制得“可燃空气”(即氢气),随后测定了它的密度,研究了它的性质。他测出氢气和氧气化合成水时的体积之比为2.02:1,从而证明了水不是元素而是化合物。
在1783年他研究了空气的组成成分,做了很多试验,发表的论文的题目是“空气试验”。也就是这个时候,他发现水是由氢和氧两种元素组成的。他还发现了硝酸。
还有一部分是关于液态物质凝固点的研究,发表于1783年到1788年。
1797年,卡文迪许最后的一项研究十分著名的,是关于地球平均密度的问题。他在改良约翰·米切尔设计之后,通过实验测量了地球平均密度。卡文迪许提出的数字是5.448克/厘米,公认的是5.48克/厘米。这说明当时试验已经相当准确。这项实验同时实验验证了牛顿的万有引力定律,确定了引力常数,被后人称为“卡文迪许实验”。
卡文迪许在热学理论、计温学、气象学、大地磁学等方面都有研究。1798年他完成最后的实验时,已年近七十。
在他逝世以后,人们发现他有大量文稿,一直藏着未经公开发表。这部分未发表的论文相当多,电学部分由19世纪的大物理学家马克斯维尔门教授整理后在1879年出版,化学和力学部分是由爱德华.普索于1921年主编出版的。
其他成就
热学理论
卡文迪许早年主攻化学和热学,取得许多研究成果,他通过对硫磺、炭、玻璃等物质的试验,发现它们在质量相等、吸热相等的情况下温度的变化不一样,这一结论成为后来比热定律发现的根据;他还认为热不是一种物质而是组成物体的微粒的机械运动,这种观点比较接近近代对热的认识。
各类理论
他经常在出版的作品中提到从来没有告诉过任何人的实验结果,这使他的科学家同行们老是很气恼。但是,尽管遮遮掩掩,他不光模仿牛顿,而且想要努力超过他。他对导电性能的实验超前了一个世纪,但不幸的是,直到那个世纪过去才被人发现。直到19世纪末,剑桥大学物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦承担了编辑卡文迪许文献的任务,他的大部分成就才为人所知。而到那个时候,发现虽然是他的,但功劳几乎总是已经归属别人。
其中,卡文迪许发现或预见到了能量守恒定律、欧姆定律、道尔顿的分压定律、里克特的反比定律、查理的气体定律以及电传导定律,但都没有告诉别人。这只是其中的一部分。据科学史家J.G.克劳瑟说,他还预见了“开尔文和G.H.达尔文关于潮汐摩擦对减慢地球自转速度的作用的成果、拉摩尔关于局部大气变冷的作用的发现(发表于1915年)……皮科林关于冷冻混合物的成就以及罗斯布姆关于异质平衡的某些成果”。最后,他还留下线索,直接导致一组名叫惰性气体的元素的发现。其中有几种是极难获得的,最后一种直到1962年才被发现。