1樓:蝸牛得快跑
瑞士梅特勒-託利多是世界第一臺電子天平的發明者。
2樓:
天平是實驗室中常用的儀器。天平是一種衡器,是衡量物體質量的儀器。它依據槓桿原理製成,在槓桿的兩端各有一小盤,一端放砝碼,另一端放要稱的物體,槓桿**裝有指標,兩端平衡時,兩端的質量(重量)相等。
這些道理對學過物理學的人來說已經是老生常談了。現代的天平,越來越精密,越來越靈敏,種類也越來越多。我們都知道,有普通天平、分析天平,有常量分析天平、微量分析天平、半微量分析天平,等等。
須知,天平不是一下子就發展成今天這個樣子的,它還有一段發展史呢!
天平的發明很早。在埃及尼羅河三角洲盛產一種水生植物,很像我國多水地區生長的蘆葦,將其莖逐層剝離撕成薄片,可以寫字,這種東西叫做紙草。許多歐洲國家的文字中的紙就是從紙草的拉丁文演變而來的。
用紙草寫成的書是紙草書,它成為古代埃及重要的歷史文獻。我們現在所知道的古埃及的情況,特別是科學技術的歷史發展情況,很多都是**於紙草書上的記載。當然,紙草書上的文字不是現代文字,而是一種象形文字,經過很多專家的研究才讀懂了那種文字。
據紙草書的記載,早在公元前1500多年,埃及人就已經使用天平了,還有人說,埃及人使用天平的時間還要早,大約在公元前2023年以前。古埃及的天平雖然做的很粗糙,但是已經有了現代天平的輪廓,成為現代天平的雛型。下圖畫的就是古代埃及人使用的天平。
從圖可見,這種天平是用一根豎棍中間鑽個孔,橫穿一根棍兒,在棍的兩端各用繩子掛上一個盤子。這種天平使用了很長時間,直到大約公元前500年,羅馬的「杆稱」才出現,杆稱靠移動稱砣的位置來保持與被稱物品重量的平衡,實際上是將天平的一端(放砝碼端)由固定式變成活動式,其好處是隻要配上一個稱砣就可以了,而天平的砝碼要好幾個。杆稱也是用繩子吊一個盤子,再用繩子吊一個稱砣,除一端可活動外,基本形式與天平相同。
人們在使用天平和杆稱過程中,感到用繩子吊一個盤子是一件很麻煩的事,使用起來很不方便。於是,有人想去掉這討厭的繩子,17世紀中葉,法國數學家洛貝爾巴爾發明了擺動托盤天平,托盤天平的發明被認為是對古老的吊式天平的重大改進,至今,托盤天平仍在被廣泛使用。下圖畫的是現在實驗室中常見的一種托盤天平,比17世紀的托盤天平有了很大改進。
圖中1是天平橫樑,兩端各支撐一個稱盤2。這兩部分構成了托盤天平的骨架,體現了托盤天平的基本設計原理,見下面的示意圖:當橫樑1平衡時,力矩相等,f1l1=f2l2,f1=m1g, f2=m2g,l1=l2,∴m1gl1=m2gl2,m1=m2,這就是說,由已知砝碼的質量可知被稱量物的質量。
下圖中3為指標,4是刻度盤,指標正對準刻度盤中心表示兩端達到平衡,5為遊碼標尺,6是遊碼,7是調零螺母。與天平配套的還有砝碼。
應當指出,托盤天平的發明並沒有使吊式天平退出歷史舞臺,相反,吊式天平不僅為人們繼續使用,特別是科學家們仍繼續使用著,而且在使用中不斷改進,現代廣泛應用的精密天平大都是吊式的,而托盤天平在日常生產和生活中用的較多,在科學實驗中大多在精確性要求不太高的稱量中使用。
在化學實驗中較早使用天平的有英國化學家布萊克,他生活和工作於18世紀,那個時候,正是化學中不斷髮現氣體、並開始建立理論的時期。布萊克在化學研究中非常重視實驗,而且是第一個應用定量的方法研究氣體的人。2023年,他寫了一篇**,內容是對石灰石等鹼性物質的實驗研究。
**中提到,他發現將石灰石煅燒會產生氣體。於是,他在煅燒前稱量了石灰石的重量,煅燒後再次稱量重量,結果發現,石灰石經過煅燒重量減少了44%,他認為這個重量正是從中釋放出的氣體的重量。在此基礎上,他又進行了多方面的研究,比如,他將石灰石與酸作用,發現也有氣體產生,用石灰水吸收這種氣體,並進行了定量研究,他發現這種氣體的重量與煅燒石灰石產生的氣體的重量相等,由此他認識到,石灰石中固定著一種氣體,他稱之為「固定空氣」(即現在我們熟知的二氧化碳)。
從布萊克的實驗研究中可以瞭解到,他進行了定量研究,定量研究需要稱量,而稱量離不開天平。歷史資料表明,布萊克確實使用了天平,他用過的天平至今仍儲存在愛丁堡皇家博物館中,下圖即是布萊克用過的天平。
用繩子掛著稱盤,橫樑又掛在另一個稱鉤上。布萊克正是用這個天平進行化學實驗研究,而且做出了發現的,這個天平的使用,不僅在化學實驗中建立了定量方法,而且對天平的進一步發展、改良,也是重要的。
布萊克之後,英國化學家亨利·卡文迪許也進行過精密的定量實驗,據說還曾設計製造過天平,由於卡文迪許本人的生平資料不詳,現在很難確切知道他是何時和如何設計、製造天平的。後來,卡文迪許用過的天平曾在皇家科學院展覽。這架天平放在櫃內,天平的式樣從外面看不太清楚,見下圖:
我們知道,法國著名化學家拉瓦錫,是一位非常重視定量研究的人,他經常使用天平,而且注意稱量的精確性。正是在精確的定量研究中,拉瓦錫確定了氧氣的存在,並且建立了科學的氧化燃燒理論。應用定量方法研究化學變化,必須假定化學變化前後物質質量守恆,由此拉瓦錫確立了質量守恆定律。
拉瓦錫的研究工作得到天平的幫助,可是拉瓦錫本人卻很少設計和製造儀器,也沒有設計和製造過天平,不過,18世紀的法國,天平比較普及,有許多小店鋪就**天平,拉瓦錫可能得益於這種良好的條件。我們在下圖看到的是18世紀的法國天平的式樣,或許是當時天平中的一種式樣。
18世紀末英國也已經製造出了一種天平,橫樑**嵌上一個鋼質的刀口。把它放在瑪瑙盤中,大大提高了精密度和靈敏度。當時出現了一些天平設計家和製造家,不過,據說天平的**比較貴,而且要先預定,不像法國,天平雖不那麼精密,但比較容易買到。
下圖展示的是一個費德勒的人為皇家學會製造的一架天平,曾在倫敦科學博物館展出。
在英國,使用天平的不限於化學家和科學家,普通醫藥商店也常用天平,化學原子論的提出者道爾頓,在科學研究中經常使用天平,由於道爾頓在化學史上的重要地位和他在英國科學界的影響,使他成了著名人物,成了著名化學家,他使用過的天平據說也成了不凡之物,後來為英國曼徹斯特文學和哲學會所有,併為該會收藏。道爾頓曾經是這個學會的會員。
19世紀20年代,倫敦有一位儀器設計家叫羅賓遜,他開始設計和製造分析天平,不僅英國,就連美國在一個時期裡都使用這種天平。羅賓遜用空心材料做橫樑,把樑做成三角形,豎樑中部有指標。
有刻度橫樑和遊碼的天平,大約也是在19世紀誕生的(前面介紹托盤天平時,在圖中橫樑上標有刻度和遊碼),究竟誰是這種天平的發明人有不同說法,也存在爭議。可是2023年在倫敦召開了一次國際博覽會,英國和歐洲大陸國家的一些主要天平製造商都參加了,經博覽會審查團審議,最後把最高獎獎給了奧耶領,以表彰他在有刻度橫樑和滑動裝置(即遊碼)天平的製造上所做的貢獻,由此看來,奧耶領的發明權得到了國際上的確認。
在很長時期裡,天平製造業中流行一種理論,認為天平的橫樑越長天平越靈敏。但是有一個叫波爾·邦格的人卻不受這種理論的限制,2023年,他設計、製造了一架短橫樑分析天平。後來,在平天設計理論方面,他也有建樹。
下圖所示的就是2023年邦格製造的最早的一臺短樑天平。
天平的改進,除了橫樑、接觸點、遊碼、刻度等方面以外,還表現在其它方面,例如,19世紀前半期,已經出現了旋鈕天平。旋鈕天平有什麼優點呢?原來,早期的天平,橫樑架在豎直的柱上,用時和不用時都是一樣的。
後來分析天平出現了,分析天平的刀口用瑪瑙製成,為了減少刀口的損傷,不用平天時,將天平橫樑架在一個架子上,讓刀口不再受力,用時再將刀口架在支撐碗上。這些都是通過旋紐裝置控制的。現代分析天平都有旋紐裝置。
下圖是2023年製造的一臺旋紐天平。
隨著科學的發展、技術的進步,天平的設計和製造不斷取得長足的進展。正是經過一代一代人的不懈努力,經過技術的積累和提高,才有了今天的各式各樣的現代天平。如今,在化學實驗室中,常用的天平有:
托盤天平,正如前面講過的,用於精確度要求不高或測定物料的大致質量,可稱量100克、200克、500克乃至1000克;分析天平(常量分析天平、微量分析天平和半微量分析天平);電光天平,設有空氣阻尼裝置或電磁阻尼裝置,使天平既具有高靈敏度又能迅速阻止橫樑的搖動,電光天平從外觀上看不見砝碼,能看到放置要測物的稱盤,砝碼的加減用旋轉刻度盤操作,稱量的數值可通過投影刻度標尺直接讀出。
最原始的天平稱是誰發明的
秤是誰發明的?
3樓:洪樂雙代琨
秤的發明者:范蠡
范蠡,字少伯,生卒年不詳,春秋楚人。與文種同事越王句踐二十餘年,苦身戮力,卒以滅吳,尊為上將軍。蠡認為在有公于越王之下,難以久居,而且深知句踐為人,可與共患難,難與同安樂,遂與西施一起泛舟齊國,變姓名為鴟夷子皮。
至陶,操計然之術以治產,因成鉅富,自號陶朱公。因為經商有道,逐成鉅富,民間有尊陶朱公為財神。
發明於2000多年前
范蠡是春秋末期著名的商業家,
相傳范蠡在經商中發現,人們在市場買賣東西,都是用眼估堆,很難做到公平交易,便產生了創造一種測定貨物重量的工具的想法。
一天,范蠡在經商回家的路上,偶然看見一個農夫從井中汲水,方法極巧妙:在井邊豎一高高的木樁,再將一橫木綁在木樁頂端;橫木的一頭吊木桶,另一頭繫上石塊,此上彼下,輕便省力。范蠡頓受啟發,急忙回家模仿起來:
他用一根細而直的木棍,鑽上一個小孔,並在小孔上繫上麻繩,用手來掂;細木的一頭拴上吊盤,用以裝盛貨物,一頭系一鵝卵石作為砣;鵝卵石搬動得離繩越遠,能吊起的貨物就越多。於是他想:一頭掛多少貨物,另一頭鵝卵石要移動多遠才能保持平衡,必須在細木上刻出標記才行。
但用什麼東西做標記好呢?范蠡苦苦思索了幾個月,仍不得要領。
一天夜裡,范蠡外出小解,一抬頭看見了天上的星宿,便突發奇想,決定用南斗六星和北斗七星做標記,一顆星代表一兩重,十三顆星代表一斤。從此,市場上便有了統一計量的工具——秤。
但是,時間一長,范蠡又發現,一些心術不正的商人,賣東西時缺斤少兩,剋扣百姓。他想,怎樣把秤改進一下,杜絕奸商們的惡行呢?終於,他想出了改白木刻黑星為紅木嵌金屬星形,並在南斗六星和北斗七星之外,再加上福、祿、壽三星,以十六兩為一斤。
目的是為了告誡同行:作為商人,必須光明正大,不能去賺黑心錢。並說:
「經商者若欺人一兩,則會失去福氣和幸福;欺人二兩,則後人永遠得不了『俸祿』(做不了官);欺人三兩,則會折損『陽壽』(短命)!」
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