Corso di studi di Scienza dei materialiCorso di Storia delle scienze sperimentali

Lezioni 11-1226 marzo 2012

Luigi Cerrutiwww.minerva.unito.it

La chiusura delle terre

Thomas Newcomen(1663-1729)

1712 Macchina a vapore

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James Watt 1736 - 1819

In 1765 Watt conceived the idea of a separate condensation chamber.Watt's idea was to equip the engine with a second, small cylinder,connected to the main one.

In Watt's design, the cold water was injected only into the condensation chamber. Because the chambers were connected, this caused condensation without significant lossof heat. The condenser remained cold and under less atmospheric pressure than the cylinder, while thecylinder remained hot.

When the piston, propelled by steam,reached the top of the cylinder, thesteam inlet valve closed and the valve controlling the passage to thecondenser opened. External atmospheric pressure pushed thepiston towards the condenser.

Wikipedia

Sviluppo dei trasporti Sviluppo dei trasporti

Meccanizzazione

Water frame Richard Arkwright 1768

Cotton gin Eli Whitney1793

Production of cotton increased from 1.5 million pounds (1790) to 85 million pounds (1810)

Il lavoro infantile

Il sistema di

fabbrica

Divisione del lavoroLavoro ripetitivoOrario di 12-14 ore

La vita degli operai

• Orari di lavoro disumani (14-18 ore).

• Condizioni insane (chi è malato perde il lavoro); ritmiimposti dalle macchine; disciplina ferrea.

• Sfruttamento delle donne e dei bambini (sono più docili e meno pagati).

• Inurbamento in quartieri degradati, alloggi malsani e sovraffollati.

www.liceomedi.com/.../la_rivoluzione_industriale_in_inghilterra.ppt

Trevithick's steam locomotive as an attraction for paying customers in London's Euston Square; watercolour by Rowlandson, 1809

Carl ScheeleUn farmacista

geniale• Scheele scoprì il cloro nel 1772• L'ottenne per l'azione dell'acido muriatico

(dal latino muria o muriaticum, salamoia, sale; è l'acido cloridrico) sulla magnesia nera o pietra bruna (Braunstein, il nostro biossido di manganese)

• Secondo la teoria del flogisto Scheeledenominò la nuova aria acido marino o muriatico deflogisticato,

• La scoperta venne pubblicata nel 1774

• Scoprì un notevole numero di acidi organici (ossalico, lattico, mucico, malico, ecc.) e inorganici (fluoridrico, arsenico, fosforico)

1742 –1786

Carl ScheeleLa scoperta dell'aria del fuoco,

1773

• Scheele riconosce le principali caratteristiche della nuova ‘aria’ chechiama eldsluft (Feuerluft)

• calce di mercurio + calore (flogisto + aria del fuoco) = mercurio (calce di mercurio + flogisto) + aria del fuoco

«Io ho posto in quell’aria un piccolo lume che vi bruciòsubito con grande fiamma e con una vivacità éblouissante; io mescolai una parte di quest’aria con tre parti d’aria nella quale il fuoco non bruciava più, ed io ottenni un’aria assolutamente simile all’aria comune».

«un volume di aria del fuoco di venti once d’acqua, pesa quasi due grani più di un egualvolume di aria comune».

Joseph Priestley1733-1804

Un predicatore rivoluzionario

• Il chimico inglese Priestley ottiene nel 1774 l’ossigenodecomponendo l’ossido mercurico

• Priestley riconosce le principali caratteristiche dellanuova ‘aria’ che chiama deflogisticated air

• The Priestley Riots took place from 14 July to 17 July 1791 in Birmingham

• The riots started with an attack on a hotel that was the site of a banquet organized in sympathy with the French Revolution.

• Then, beginning with Priestley's church and home, the rioters attacked or burned four Dissenting chapels, twenty-seven houses, and several businesses.

Joseph PriestleyGli apparatisperimentali

• “This air is of exalted nature…A candle burned in this air with an amazing strength of flame; and a bit of red hot wood crackled and burned with a prodigious rapidity, exhibiting an appearance something like that of iron glowing with a white heat, and throwing sparks in all directions. But to complete the proof of the superior quality of this air, I introduced a mouse into it; and in a quantity in which, had it been common air, it would have died in about a quarter of an hour; it lived at two different times, a whole hour, and was taken out quite vigorous."

Antoine Lavoisier1743-1794

Opera prima

Antoine LavoisierUn esperimento fondamentale: ossigeno da ossido

mercurico

Settembre 1774, Lavoisier riceve una lettera di Scheele che descrive le proprietàdella ‘aria di fuoco’Ottobre 1774, ad una cena a Parigi Priestley racconta a Lavoisier le sue esperienze sull’aria deflogisticata

Antoine LavoisierL’esperimento fondamentale (2)

La decomposizione dell'acqua

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Antoine LavoisierL’opera principale

Antoine LavoisierLa definizione operativa

di elemento

"Se noi attribuiamo al nome di elementi o di principi dei corpi l'idea dell'ultimo termine al quale giunge l'analisi, tutte le sostanze che non abbiamo potuto decomporre con alcun mezzo sono per noi elementi; non che noi possiamo essere sicuri che questi corpi semplici non siano essi stessi composti di due o anche di più gran numero di principi, ma poiché questi principi non si separano mai o, piuttosto, poiché noi non abbiamo alcun mezzo per separarli, essi agiscono nei nostri confronti come dei corpi semplici, e noi non dobbiamo supporli composti fino al momento in cui l'esperienza e l'osservazione non ce ne abbiano fornito la prova."

Antoine LavoisierLe esperienze sulla respirazione

Antoine LavoisierLe esperienze sulla respirazione

"Si può concludere che per effettodella respirazione avviene una di queste due cose: o la parte d’ariaeminentemente respirabilecontenuta nell’aria atmosferica è convertita in acido cretoso (anidridecarbonica) passando per i polmoni, o avviene, in quest’organo, unoscambio: da una parte l’ariaeminentemente respirabile è assorbita e, dall’altra, i polmonirestituiscono al suo posto una parted’acido cretoso aeriforme di volume quasi uguale."

Come si vede da questo ritratto Lavoisier amava presentarsi come physicien. Nell'immagine ha in mano una bottiglia di Leida

John Dalton (1766-1844)

• Il 6 settembre l803 Dalton scriveva nel suo diario: “Sebbene sia probabile che il peso specifico di differenti fluidi elastici abbia qualche relazione con quello delle loro particelle ultime, tuttavia è certo che non sono la stessa cosa”, “le part. ult. di acqua o vapore sono certamente di peso specifico maggiore di quelle dell'ossigeno, tuttavia quest'ultimo gas è più pesante del vapore”

Il nocciolo del ragionamento di Dalton:

Un gas costituito da due particelle diverse unite deve avere unadensità maggiore dei due gas costituiti dalle particelle separate

Il nocciolo del ragionamento di Dalton:

Un gas costituito da due particelle diverse unite deve avere unadensità maggiore dei due gas costituiti dalle particelle separate

Le particelle ultime e gli ‘atomi’ di Dalton

• Dalton

• I gas, secondo Dalton

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Napoleone Bonaparte Ajaccio, 15 agosto 1769 – Sant'Elena, 5 maggio 1821

Austerlitz, 2 dicembre 1805, 15.000 morti

Ciò che si legge in rete:“Regarded as Napoleon Bonaparte's greatest victory, Austerlitz was a sublime trapthat destroyed the armies of his enemies Russia and Austria”.

Per l’Imperatore1.305 morti 6.940 dispersi

• AUX EVÊQUES.Austerlitz, 12 frimaire An XIV (3 décembre 1805).

•• Monsieur l'Évêque du diocèse,• De la victoire éclatante que viennent de remporter nos armes sur les

armées combinées d'Autriche et de Russie, commandées par les empereurs de Russie et d'Autriche en personne, est une preuve visible de la protection de Dieu, et demande qu'il soit rendu dans toute l'étendue de notre empire de solennelles actions de grâces. Nous espérons que des succès aussi marquants que ceux que nous avons obtenus à la journée d'Austerlitz porteront enfin nos ennemis à éloigner d'eux les conseils perfides de l'Angleterre, seul moyen qui puisse ramener la paix sur le continent. Au reçu de la présente, vous voudrez bien donc, selon l'usage, chanter un Te Deum, auquel notre intention est que toutes les autorités constituées et notre peuple assistent. Cette lettre n'étant pas à une autre fin, nous prions Dieu qu'il vous ait en sa sainte garde.

NAPOLÉON. • Pubblicato su Moniteur du 25 frimaire An XIV.

Campoformio17 ottobre 1797

La fine della Serenissima

• Vittorio Amedeo III, 1773 – 1796• Carlo Emanuele IV, 1796 – 1802• Napoleone Bonaparte• Vittorio Emanuele I, 1815 – 1821• Carlo Felice, 1821-1831• Carlo Alberto, 1831-1849• Vittorio Emanuele II, 1849–1878

Sei re e un imperatore Il Piemonte di Amedeo Avogadro

La generazione di Avogadro: Gay-Lussac

J.-L. Gay-Lussac (1778-1850)

2 volumi di idrogeno + 1 volume di ossigeno

reagiscono e danno

2 volumi di vapore acqueo

2 volumi di idrogeno + 1 volume di ossigeno

reagiscono e danno

2 volumi di vapore acqueo

• 9 agosto 1776: nasce a Torino• 17 marzo 1796: laurea in legge, un

anno come Avvocato dei poveri• 1801: Segretario della Prefettura

dell’Eridano• 8 luglio 1804: socio corrispondente

dell’Accademia• 1806: Ripetitore di Fisica al

Pensionato dell’Università• 7 ottobre 1809: Direttore e Professore

di Fisica al Liceo di Vercelli• 6 novembre 1820: Cattedra di Fisica

Sublime• 23 luglio 1822: rimosso dalla carica• 28 novembre 1834: nuovamente sulla

cattedra di Fisica Sublime• 1850: pensionamento• 9 luglio 1856: muore a Torino

Amedeo Avogadro Alcune date

• 1826: la navigazione a vapore sul Lago Maggiore

Avogadro e i ‘privilegi’Amedeo Avogadro

L’Essai del 1811: contesto editoriale

• L’articolo di Avogadro è pubblicato nel volume 73 del Journal de Physique

• In questo stesso volume compaiono contributi di altri grandi scienziati fra cui Berzelius

• L’Essai di Avogadro è pubblicato nel fascicolo di luglio, alle pagine 58-76

Amedeo Avogadro L’hypothese del 1811: il primo enunciato

“A questo proposito l’ipotesi che si presenta per prima, e che sembrerebbe anche la sola ammissibile, è di supporre che il numero di molecole integranti in qualunque gas, è sempre lo stesso a volume eguale, ovvero è sempre proporzionale ai volumi” (p. 58)

Amedeo Avogadro 1811: le ulteriori, necessarie ipotesi

“supporre che le molecole costituenti di un gas semplice qualunque, cioè quelle che si mantengono ad una distanza tale da non poter esercitare la loro mutua attrazione, non siano formate da una sola molecola elementare, ma risultino da un certo numero di queste molecole riunite in una sola per attrazione ……. e che allorquando le molecole di un’altra sostanza di devono congiungere con quelle per formare delle molecole composte, la molecola integrante che ne deve risultare si divida in due o piùparti o ….…. molecole integranti composte della metà, di un quarto, etc., del numero di molecole elementari di cui era formata la molecola costituente della prima sostanza, combinate con la metà, il quarto, etc., del numero delle molecole costituenti dell’altra sostanza” (pp. 60-61)

Amedeo Avogadro 1811: una nota preziosa e un patrimonio sprecato

“Così la molecola integrante dell’acqua, per esempio, sarà composta di una semi-molecola di ossigeno con una molecola o, ed è la stessa cosa, due semi-molecole di idrogeno” (p. 61, in nota).

“Così, in tutti i casi [che riguardano l’azoto] si deve avere divisione delle molecole in due; ma è possibile che in altri casi la divisione si faccia in quattro, in otto etc.” (p. 61)