Кіріспе

Неміс физигі және электрохимигі (1840–1910)

Фридрих Вильгельм Георг Кольрауш (14 қазан 1840 – 17 қаңтар 1910) – электролиттердің өткізгіштік қасиеттерін зерттеген және олардың қылықтарын тануға үлес қосқан неміс физигі. Ол сондай-ақ серпімділік, термосерпімділік, жылу өткізгіштігі, магниттік және электрлік өлшемдердің жоғары дәлдігін зерттеді. Бүгінде Фридрих Кольрауш – ең маңызды тәжірибелік физиктердің бірі саналады. Оның ерте жұмыстары Карл Фридрих Гаусс және Вильгельм Вебердің абсолюттік жүйесін электрлік және магниттік өлшем бірліктерін қоса кеңейтуге көмектесті.

Білім

Рудольф Кольрауштың ұлы, Фридрих Вильгельм Георг Кольрауш 1840 жылдың 14 қазанында Германияның Ринтельн қаласында дүниеге келді. Эрланген және Геттингенде физиканы оқығаннан кейін Фридрих Кольрауш Геттингенде докторлық диссертациясын қорғады.

Оқыту

Франкфуртта екі жыл лекция оқығаннан кейін, Кольрауш Геттинген университетінде физика профессоры болып тағайындалды (1866–70). 1870 жылы Кольрауш Швейцариядағы Цюрих политехникалық институтының профессоры болды. Бір жыл өткен соң, ол Германиядағы Дармштадт техникалық университетіне көшті. 1875 жылы оңтүстік Германиядағы Вюрцбург университетінен шақыру қабылдады, онда ол электролиттердің мөлшерін анықтау және өткізгіштігі бойынша тәжірибелер жүргізді. 1888 жылдан бастап ол Страсбург университетінде зерттеулермен айналысып, сабақ берді. 1894 жылы Берлиндегі Гумбольдт университетінен профессорлық ұсыныстан бас тартты, бірақ 1900 жылдан бастап ол да онда профессор болды. 1900 жылы Америка өнер және ғылым академиясының халықаралық құрметті мүшесі, ал 1901 жылы Америка Құрама Штаттары Ұлттық ғылым академиясының халықаралық мүшесі болып сайланды. 1902 жылы Швед Корольдік ғылым академиясының мүшесі болып сайланды. 1909 жылы Америка философиялық қоғамына мүше болып сайланды.

Зерттеу жұмыстары

Кольрауш электрхимияны зерттеуде маңызды ғалым болды. Біріншіден, оның иондардың тәуелсіз қозғалысы заңын ашқан тәжірибелері канондық мәртебеге ие болып, Геттинген, Цюрих және Дармштадт қалаларындағы Кольрауш зертханаларынан тарады. Сванте Аррениус, Вильгельм Оствальд және Якобус Хенрикус ван 'т Хофф сияқты алғашқы ионистердің барлығы Кольрауш мектебіндегі әдістермен және жабдықтармен тәлім алды. Бұдан әрі, Кольрауш ионистік теория тұңғыш рет ұсынылғаннан кейін де оны сынауды және растауды жалғастырды, осылайша "өлшеу физикасы" және оның көптеген эмпирикалық деректерді алу мүмкіндігі ионистер мен олардың ізбасарларының нәтижелерімен және әдістерімен тығыз байланысты болды.

Ерітіндідегі электролиттердің өткізгіштігі

1874 жылы ол электролиттің нақты және тұрақты электр кедергісі болатынын көрсетті. Өткізгіштіктің сұйытылуға тәуелділігін байқау арқылы ол иондардың (зарядталған атомдар немесе молекулалар) ерітіндідегі жылдамдығын анықтады. Электролиз өнімдерінің (H2 және газдың бөлінуі немесе металлдың толанып қалуы) пайда болуын болдырмау үшін ол айнымалы ток қолданды; бұл оған өте нақты нәтижелер алуға мүмкіндік берді. 1875-1879 жылдары ол көптеген тұз ерітінділерін, қышқылдарды және басқа материалдардың ерітінділерін зерттеді. Оның еңбегінің нәтижесінде иондардың тәуелсіз миграция заңы туды, яғни, әрбір миграциялық ионның, ерітіндіде қандай иондардың комбинациясы болмасын, белгілі бір шекті молярлық өткізгіштігі болады, демек, ерітіндінің электр кедергісі тек берілген заттың миграциялық иондарына байланысты. Кольрауш әлсіз (толық диссоциацияланбаған) электролиттер үшін ерітінді неғұрлым сұйылтылса, иондық диссоциацияның артуына байланысты молярлық өткізгіштігі де соғұрлым жоғары болатынын көрсетті.

Өлшеу әдістері мен құралдары

1895 жылы ол Герман фон Гельмгольцтің орнын басып, Физикалық-техникалық рейхсанстальт (PTR – Императорлық физикалық техникалық институт) президенті болды және 1905 жылға дейін осы лауазымды атқарды. Мұнда, бұрынғысы сияқты, оның қызметі тәжірибелік және құралдық физикаға бағытталды: ол құралдар жасады және ерітіндіштегі электролиттік өткізгіштікті зерттеу үшін жаңа өлшеу техникаларын әзірледі. Ол PTR құрылысын аяқтады, бұл жұмыс алғашқы президентінің қайтысынан кейін толыққан жоқ болатын. Ол институт үшін бекітілген ережелерді, жұмыс кестесін және жұмыс уақытын енгізді. Kohlrausch басшылығымен PTR көптеген стандарттар мен калибрлеу стандарттарын жасады, олар Германиядан тыс, халықаралық деңгейде де қолданылды. Kohlrausch лабораторияларда жұмыс жағдайын оңтайландыруға және оларды сыртқы қағидалы ықпалдардан қорғауға ұмтылды. Мысалы, ол алты жыл бойы PTR жанында салынатын трамвай желісіне қарсы күресті. Бірақ трамвай бірінші рейс жасамас бұрын, институт сыртқы электромагниттік өрістерге бейім емес астатикалық бұрылу магнитометрін жасауға қол жеткізді. Du Bois және Rubens жасаған қорғалған сым гальванометрін және осы құралды қолдану, электр және магниттік өлшемдердің жоғары дәлдігін сақтауға мүмкіндік берді. Арада жылдар өткен соң Kohlrausch физикалық химия және, әсіресе, электр техникасының қажеттіліктерін қанағаттандыратын тәжірибелер қосты. Ол дәлдікті өлшеу құралдарын жетілдірді және өмірінде белгілі болған физиканың барлық салаларында көптеген өлшеу әдістерін, соның ішінде жарықтандыру өлшегішін, тангенциалды гальванометрді және әртүрлі типтегі магнитометрлер мен динамитометрлерді жасады. Ол сол кезде өткізгіштікті өлшеу үшін ойлап тапқан Kohlrausch көпірі бүгінгі күнге дейін кеңінен танымал. Helmholtz және Siemens сияқты, Kohlrausch та табиғаттану және технология саласындағы қолданбалы және фундаменталды зерттеулердің әлеуетін көрді. Ол өнеркәсіп пен технологияны дамытуға көмектесетін ғылыми білімнің негізін қалады. PTR университеттердегі ғылыми-зерттеу институттары мен өндірістік зертханалар үшін стандартталған дәлдік құралдарын жасады. Ол Германияда бірыңғай электрлік бірліктерді енгізді және олардың халықаралық қолданылуына үлкен үлес қосты. 1905 жылға дейінгі кезеңде PTR-дің неміс өнеркәсібі үшін, әсіресе сол кездегі жоғары технологиялық салалар үшін – электр, оптикалық және механикалық өнеркәсіптер үшін маңыздылығының көптеген мысалдары болды. Жалпы алғанда, Kohlrausch электрлік, магниттік және электрохимиялық құбылыстарды өлшеумен шамамен 50 жыл айналысты. 1905 жылы Kohlrausch PTR президенті лауазымынан зейнетке шықты. Фридрих Kohlrausch 1910 жылдың 17 қаңтарында Марбургте 69 жасында қайтыс болды.

Жазбалар

Геттинген университетінде Кольрауш өзінің практикалық тәжірибелерін құжаттап, 1870 жылы Германиядағы осы саланың алғашқы кітабы ретінде жарияланған "Leitfaden der praktischen Physik" (Практикалық физикаға нұсқаулық) кітабын жасады. Онда эксперименттердің сипаттамалары, эксперименттік орналымдар мен өлшеу техникалары ғана емес, сонымен қатар физикалық шамалардың кестелері де қамтылған. Кітап көптеген басылымдарда жарық көрді (1901 жылғы 9-шы кеңейтілген және қайта қарастырылған басылымы "Lehrbuch der praktischen Physik" деп аталды; оған негізделген, одан да қарапайым жұмыс "Kleiner Leitfaden der praktischen Physik" деп аталды) және ағылшын тіліне аударылды. Ол физикалық зертхана әдістері мен өлшемдері жөніндегі стандартты еңбек саналды. Бүгінгі күнге дейін Кольрауштің "Leitfaden der praktischen Physik" кітабынан бастау алған "Praktische Physik" (Практикалық физика) оқулығы Германиядағы физиктер мен инженерлер үшін негізгі оқу құралы болып табылады. Бұл, ең алдымен, физиканың көптеген салаларында техникалық және тәжірибелік қолданудың негізін құрайтын өлшеу әдістерінің толыққанды сипаттамаларымен байланысты. Кольрауш сонымен қатар "Ueber den absoluten Leitungswiderstand des Quecksilbers" (Сынаптың абсолюттік электр кедергісі туралы, 1888) еңбегінің және "Annalen der Physik und Chemie" мен басқа да ғылыми журналдарға жарияланған көптеген мақалалардың авторы болды.