Michael Faraday

Michael Faraday, nado en Newington (Londres) o 22 de setembro de 1791 e finado en Hampton Court o 25 de agosto de 1867, foi un químico e físico inglés, que contribuíu ao estudo do electromagnetismo e da electroquímica. Os seus principais descubrimentos inclúen a indución electromagnética, diamagnetismo e a electrólise.
Malia a escasa educación formal recibida, Faraday é un dos científicos máis influentes da historia. Foi debido ao seu estudo do campo magnético ao redor dun condutor polo que circula corrente continua que Faraday estableceu as bases para o desenvolvemento do concepto de campo electromagnético. Faraday tamén estableceu que o magnetismo podía afectar os raios de luz e que había unha relación subxacente entre ambos fenómeno. Descubriu, tamén, o principio de indución electromagnética, diamagnetismo, as leis da electrólise e inventou algo que el chamou dispositivos de rotación electromagnética, que foron os precursores do actual motor eléctrico.
No campo da química, Faraday descubriu o benceno, investigou o hidrato de clatrato de cloro, inventou un antecesor do queimador Bunsen e o sistema de números de oxidación, e introduciu termos como ánodo, cátodo, eléctrodo e ión. Finalmente, foi o primeiro en recibir o título de Fullerian Professor of Chemistry na Royal Institution de Gran Bretaña, que ostentaría ata a súa morte.
Faraday foi un excelente experimentador, quen transmitiu as súas ideas nunha linguaxe clara e simple. As súas habilidades matemáticas, con todo, non abarcaban máis aló da trigonometría e a álxebra básica. James Clerk Maxwell tomou o traballo de Faraday e outros e resumiuno nun grupo de ecuacións que representan as actuais teorías do fenómeno electromagnético. O uso de liñas de forza por parte de Faraday levou a Maxwell a escribir que "elas demostran que Faraday foi en realidade un gran matemático. Un do cal os matemáticos do futuro derivarán valiosos e prolíficos métodos". A unidade da capacidade eléctrica no SI de unidades, o farad (F), denomínase así no seu honor.
Faraday, un científico con sólidos principios, dedicou moito tempo e enerxía ao servizo público. Traballou na optimización dos faros e na protección dos barcos contra a corrosión. Xunto con Charles Lyell, levou a cabo unha investigación forense sobre unha explosión nunha mina de carbón en Haswell (condado de Durham), que indicou por primeira vez que o po de carbón contribuíu á gravidade da explosión e demostrou como a ventilación podería habela evitado. Faraday tamén investigou a contaminación industrial en Swansea, a contaminación atmosférica na Royal Mint, e escribiu a The Times sobre o mal estado do río Támese durante o gran fedor. Negouse a traballar no desenvolvemento de armas químicas para o seu uso na guerra de Crimea, alegando reservas éticas. Rexeitou que se publicasen as súas conferencias, preferindo que a xente recrease os experimentos por si mesma, para experimentar mellor o descubrimento, e díxolle a un editor: "Sempre amei a ciencia máis que o diñeiro. .. e como a miña ocupación é case totalmente persoal, non podo permitirme facerme rico".
Albert Einstein mantiña colgado na parede do seu estudo un retrato de Faraday xunto aos de Isaac Newton e James Clerk Maxwell. O físico neozelandés Ernest Rutherford declarou: "Cando consideramos a extensión e a magnitude dos seus descubrimentos e a súa influencia no progreso da ciencia e da industria, non existen honores que poidan retribuir a memoria de Faraday, un dos maiores descubridores científicos de todos os tempos". Traxectoria
Primeiros anos
Faraday naceu en Newington Butts, actualmente parte de London Borough of Southwark, pero que entón era un barrio de Surrey, unha milla ao sur da ponte de Londres. A súa era unha familia humilde. O seu pai, James, era membro da rama sandemaniana da igrexa presbiteriana escocesa. James Faraday chegara a Londres ao redor de 1790 procedente do pequeno pobo de Outhgill, no antigo condado de Westmorland, onde fora o ferreiro do pobo. Michael naceu durante o outono dese ano. O mozo Michael Faraday, o terceiro de catro fillos, habendo accedido só os ensinos básicos, foi un autodidacta.
Faraday recibiu unha educación elemental ata os 12 anos, e á idade de 14 anos fíxose aprendiz de George Riebau, un vendedor de libros e encuadernador local da rúa Blandford, e durante os sete anos que permaneceu con el, leu moitos libros, incluíndo The Improvement of the Mind (O desenvolvemento da mente en galego) de Isaac Watts, os principios e suxestións do cal puxo en práctica. Durante este período, Faraday mantivo discusións cos seus compañeiros da City Philosophical Society, onde asistiu a conferencias sobre diversos temas científicos. Desenvolveu interese na ciencia, especialmente na electricidade. En particular sentiuse moi inspirado polo libro Conversacións sobre Química, de Jane Marcet.
A vida adulta
En 1812, á idade de vinte anos, e xa no fin do seu proceso de aprendizaxe de encuadernador, Faraday comezou a asistir ás conferencias do eminente químico inglés Humphry Davy, da Royal Institution e da Royal Society, e as de John Tatum, fundador da City Philosophical Society. A miúdo, as entradas para estas conferencias eranlle proporcionadas a Faraday por William Dance (un dos fundadores da Royal Philharmonic Society). Posteriormente, Faraday enviou a Davy un libro de trescentas páxinas baseado nas notas que tomara nas clases. A resposta de Davy foi inmediata, amable e favorable. Cando Davy se danou a vista nun accidente con tricloruro de nitróxeno, decidiu contratar a Faraday como secretario. Cando John Payne, un dos asistentes da Royal Institution, foi despedido, encargouse a Sir Humphry Davy de atopar un substituto. Davy nomeou a Faraday asistente químico da Royal Institution o 1 de marzo de 1813. Moi pronto, Davy confiou a Faraday a preparación de mostras de tricloruro de nitróxeno, e ambos resultaron feridos nunha explosión desta substancia tan sensible.
Na clasista sociedade británica da época, Faraday non era considerado un cabaleiro. Cando Davy fixo unha longa viaxe polo continente entre 1813 e 1815, o seu mordomo non quixo acompañalo. Faraday sumouse como asistente científico de Davy, e requiríuselle facer de mordomo ata que se puidese atopar un substituto en París. De feito, Faraday fixo de mordomo durante toda a viaxe. A esposa de Davy, Jane Apreece, non quixo tratar a Faraday como un igual (fixo viaxar fora do coche, comer cos criados etc. ) E fíxoo sentirse tan desdito que ata se expuxo volver só a Inglaterra e abandonar a ciencia. Con todo, a viaxe permitiulle acceder á elite científica europea e a unha chea de ideas estimulantes.
Faraday foi un cristián devoto e membro do pequeno grupo sandemaniana, unha rama da Igrexa de Escocia. Posteriormente serviría dúas veces como decano da igrexa que este grupo relixioso tiña en Glovers Hall, Barbican, a cal posteriormente sería trasladada a Barnsbury, Islington.
Casou con Sarah Barnard (1800-1879) o 12 de xuño de 1821, Coñecéronse a través das súas familias na igrexa Sandemaniana, confesando a súa fe a esta congregación o mes seguinte ao seu matrimonio. Non tiveron fillos.
Faraday era un cristián devoto; a súa denominación sandemaniana era unha rama da Igrexa de Escocia. Moito despois do seu matrimonio, exerceu como diácono e durante dous mandatos como ancián na casa de reunións da súa mocidade. A súa igrexa estaba situada en Paul's Alley, en Barbican. Esta casa de reunións trasladouse en 1862 a Barnsbury Grove, Islington; nesta localización do norte de Londres foi onde Faraday serviu os dous últimos anos do seu segundo mandato como ancián antes de renunciar a ese posto. Os biógrafos sinalaron que"un forte sentido da unidade de Deus e da natureza impregnaba a vida e a obra de Faraday". Éxitos científicos
Química
O primeiro traballo de Faraday en química foi como axudante de Humphry Davy. Faraday fixo un estudo especial sobre o cloro, e descubriu dous novos cloruros de carbono. Tamén fixo o primeiro esbozo de experimento sobre a difusión dos gases, un fenómeno que fora exposto por John Dalton, e a importancia física do que sería completamente posta de manifesto por mor dos estudos de Thomas Graham e Joseph Loschmidt. Tivo éxito a licuar varios gases; investigou sobre as aliaxes do aceiro, e produciu varios novos tipos de cristal para usos en óptica. Un tipo destes cristais sería posteriormente de grande importancia histórica, ao ser utilizado por Faraday para detectar a rotación do plano de polarización da luz cando foi introducido nun campo magnético, e tamén como a primeira substancia que foi repelida os polos dun imán. Tamén intentou, con certo éxito, documentar os métodos xerais da química, en dúas vertentes: a dos estudos avanzados e a da divulgación popular.
Inventou unha forma primitiva do que sería chamado queimador Bunsen, que hoxe en día é utilizado universalmente nos laboratorios como fonte de calor.
Traballou amplamente no campo químico: descubriu varias substancias químicas, como o benceno (que el chamou bicarburet de hidróxeno. ), inventou o sistema de números de oxidación e ademais licuou gases como o cloro. A licuefacción dos gases axudou a establecer que os gases son os vapores dos líquidos que posúen un punto de ebulición moi baixo, e deu unha base máis sólida para o concepto da agregación molecular. En 1820 alcanzou as primeiras sínteses de compostos de carbono e cloro, C2Cl6 e C2Cl4, e publicou os resultados o ano seguinte. Tamén determinou a composición do hidrato do gas cloro, que fora descuberto por Humphry Davy en 1810.
Faraday tamén descubriu as leis da electrólise e popularizou moitos termos hoxe en día comúns, como ánodo, cátodo, eléctrodo e ion, que foran creados na súa maior parte por William Whewell.
Foi o primeiro en describir as que despois se darian en chamar nanopartículas metálicas. En 1847 descubriu as propiedades ópticas dos coloides de ouro, que difieren das do metal sólido. Esta foi probablemente a primeira observación documentada dos efectos da medida a nivel de quanta, e pódese considerar como o inicio da nanociencia.
Electricidade e magnetismo
Faraday é coñecido sobre todo polos seus traballos en electricidade e magnetismo. O primeiro experimento que vai rexistrar foi a construción dunha pila voltaica con sete moedas de medio penique, apiladas con sete discos de lámina de cinc e seis pezas de papel humedecido con auga salada. Con esta pila descompuxo sulfato de magnesio (primeira carta a Abbott, 12 de xullo de 1812). En 1821, pouco despois de que o físico e químico danés Hans Christian Ørsted descubrise o fenómeno do electromagnetismo, Davy e o científico británico William Hyde Wollaston intentaron sen éxito deseñar un motor eléctrico. Faraday, quen discutira sobre a cuestión cos dous colegas, construíu dous dispositivos para producir o que chamou rotación electromagnética: Un deles, agora coñecido como o motor unipolar, causaba un movemento circular continuo que foi procreado pola forza magnética circular ao redor dun arame que se estendia nunha piscina de mercurio no que se colocou un imán, o cable faria entón xirar ao redor o imán se se fornecia unha corrente dunha batería química. Estes experimentos e invencións son o fundamento da moderna tecnoloxía electromagnética. Faraday publicou os seus resultados sen mencionar a súa débeda con Wollaston e Davy, e a controversia resultante dentro da Royal Society fixo que Faraday abandonase a investigación no campo do electromagnetismo durante uns anos.
Desde o seu primeiro descubrimento en 1821, Faraday continuou o seu traballo de laboratorio, explorando as propiedades electromagnéticas de distintos materiais e desenvolvendo a experiencia requirida. En 1824, armou un circuíto para estudar se o campo magnético podía regular o fluxo eléctrico dun cable adxacente, pero non atopou tal relación.
En 1824 Faraday xa conta coa fama e recoñecemento froito de tantos anos de estudo e experimentación. Neste punto, ata hai probas que suxiren que Davy, o seu antigo mestre, podía estar intentando entorpecer o ascenso de Faraday como científico (ou «filósofo natural», como entón se decia). En 1825, por exemplo, Davy implicouno en experimentos con cristais ópticos que progresaron durante seis anos sen demasiados resultados. Malia esta oposición, Faraday ingresou na Sociedade Real e nunca lle gardou rancor a Davy. Non foi ata a morte de Davy, en 1829, cando Faraday parou estes traballos estériles e emprendeu novos retos que foron máis alentadores. Dous anos despois, no ano 1831, Faraday descubriu a indución electromagnética e con ela, os principios do transformador e o xerador eléctrico. Joseph Henry tamén descubriu a autoindución poucos meses antes, e o traballo de ambos puideron ser adiantados polo traballo de Francesco Zantedeschia en Italia entre 1829 e 1830.
O momento culminante produciuse cando enrollou dúas bobinas illadas ao redor dun anel de ferro, e deuse conta que ao facer pasar corrente por unha das bobinas, aparecía momentaneamente corrente na outra bobina. Este fenómeno é coñecido como indución mutua. Este dispositivo orixinal aínda se conserva na Royal Institution. En posteriores experimentos descubriu que se facía pasar un imán a través do buraco dun destes aneis, xerábase corrente na bobina. A corrente tamén se xeraba se o imán permanecía quedo e o que se movía era o anel. As súas demostracións estableceron que un campo magnético cambiante produce un campo eléctrico. Esta relación foi modelizada matematicamente por James Clerk Maxwell na Lei de Faraday, que posteriormente converteríase nunha das catro ecuacións de Maxwell. Estas, á súa vez, deron lugar á xeneralización que hoxe en día coñecemos como teoría do campo unificado.
Faraday empregaría posteriormente este principio para construír a dínamo, o devanceiro dos actuais xeradores eléctricos.
Dez anos de investigación e final recompensa
Faraday suspendeu os seus traballos no campo da física durante 10 anos para dedicarse por enteiro ó estudo da química básica e aplicada.
Durante os anos seguintes, Faraday segue a investigar, profundando os seus estudos na relación entre a óptica e o electromagnetismo.
En 1855 a saúde de Faraday empeora, o que lle obriga a retirarse á súa casa de Hampton Court en 1858, onde a raíña Vitoria lle regalara unha casa.
Finou o 25 de agosto de 1867 e os seus restos repousan no cemiterio Highgate de Londres.
En agradecemento polos seus descubrimentos, a unidade no S. I da capacitancia denominase faradio. Bibliografía e obras
Os libros de Faraday, coa excepción de Chemical Manipulation, foron coleccións de papeis científicos ou transcricións de charlas e conferencias. Os seus diarios publicáronse despois da súa morte, así como algúns grandes volumes coas súas cartas e o libro de notas das súas viaxes con Humphry Davy entre 1813 e 1815.
Entre as súas obras máis destacadas pódense citar: Chemical Manipulation, Being Instructions to Students in Chemistry: libro para estudantes de química publicado en 1827 e reeditado en 1830 e 1842.
Experimental Researches in Electricity: colección de tres volumes publicados en 1839, 1844 e 1855 onde están plasmados os seu descubrimentos en electricidade e magnetismo.
Experimental Researches in Chemistry and Physics: publicado en 1858, é unha recompilación dos seus traballos en química.
A Course of Six Lectures on the Chemical History of a Candle: libro pedagóxico e divulgativo editado en 1861.
Course of six lectures on the various forces of matter, and their relations to each other: publicado en 1860. Recompilación de traballos sobre forzas.
The Liquefaction of Gases: editado en 1896 en Edimburgo despois da súa morte, cun apéndice de Thomas Northmore sobre a compresión dos gases.