¿Quién inventó la balanza?
La invención de la balanza fue muy temprana. En el delta del Nilo, en Egipto, existe una planta acuática muy parecida a los juncos que crecen en nuestras aguas. Sus tallos se pelan capa por capa y se cortan en rodajas finas para escribir. Esto se llama papiro. El papel en muchos países europeos evolucionó a partir del papiro latino. Los libros escritos en papiro son papiros y se convirtieron en un documento histórico importante en el antiguo Egipto. Nuestra comprensión actual del antiguo Egipto, especialmente del desarrollo histórico de la ciencia y la tecnología, proviene de registros registrados en papiros. Por supuesto, los caracteres cursivos del papel no son caracteres modernos, sino jeroglíficos que muchos expertos han visto. Según registros en papiro, los egipcios ya utilizaban balanzas en el año 1500 a.C. Otros dicen que los egipcios usaban balanzas incluso antes, alrededor del año 5000 a.C. Aunque la balanza del antiguo Egipto era muy tosca, ya tenía el contorno de la balanza moderna y se convirtió en el prototipo de la balanza moderna. La siguiente imagen es una escala utilizada por los antiguos egipcios.
Como se puede ver en la imagen, esta balanza consiste en perforar un agujero en el medio de un palo vertical, colocar un palo horizontalmente y colgar una placa en ambos extremos del palo con una cuerda. Este tipo de balanza se utilizó durante mucho tiempo hasta que apareció el "peso de pértiga" romano alrededor del año 500 a.C. Al mover el peso, el peso de la varilla se equilibra con el peso del objeto que se pesa. De hecho, cambia un extremo de la báscula (el extremo del peso) de fijo a extraíble. Tiene la ventaja de que sólo se requiere un peso y los pesos en la báscula son mejores. Una varilla metálica también usa una cuerda para colgar un plato y luego una cuerda para colgar un peso. La forma básica es la misma que la de una báscula, excepto que se puede mover un extremo.
En el proceso de uso de básculas y básculas, a las personas les resulta problemático colgar platos con cuerdas y es incómodo de usar. Entonces, algunas personas quieren deshacerse de esta molesta cuerda. A mediados del siglo XVII, el matemático francés Laubert Barr inventó la balanza de paletas oscilantes. La invención de la balanza de paletas se consideró una mejora importante con respecto a la antigua balanza colgante y todavía se utiliza ampliamente en la actualidad. La siguiente imagen es una báscula de paletas que se ve comúnmente en los laboratorios hoy en día y que ha mejorado mucho en comparación con las básculas de paletas del siglo XVII. 1 en la figura es una barra de equilibrio que soporta el plato de pesaje 2 en ambos extremos. Estas dos partes forman el esqueleto de la báscula para palés y representan los principios básicos de diseño de la báscula para palés. Vea el siguiente diagrama: Cuando la viga 1 está equilibrada, los momentos son iguales, F1L1=F2L2, F1=M1g, F2=m2g, L1=. En la imagen siguiente, 3 es el puntero, 4 es el dial, el puntero está alineado con el centro del dial para indicar el equilibrio en ambos extremos, 5 es la regla de código, 6 es la regla de código y 7 es el ajuste de cero. tuerca. También hay pesas a juego con la báscula.
Cabe señalar que la invención de la báscula palet no hizo que la báscula grúa desapareciera del escenario de la historia. Por el contrario, las balanzas de suspensión no sólo siguen siendo utilizadas por las personas, especialmente por los científicos, sino que también se siguen mejorando en su uso. La mayoría de las balanzas de precisión ampliamente utilizadas en los tiempos modernos son del tipo colgante, mientras que las balanzas de paletas se usan más en la producción y la vida diaria, y se usan principalmente para pesar en experimentos científicos donde los requisitos de precisión no son altos.
El químico británico Blake utilizó balanzas anteriormente en experimentos químicos. Vivió y trabajó en el siglo XVIII. Era una época en la que se estaban descubriendo gases en la química y se empezaban a establecer teorías. Blake concedió gran importancia a los experimentos en la investigación química y fue el primero en utilizar métodos cuantitativos para estudiar los gases. En 1755, escribió un artículo sobre investigaciones experimentales sobre sustancias alcalinas como la piedra caliza. El periódico menciona que descubrió que la quema de piedra caliza producía gases. Entonces, pesó la piedra caliza antes de calcinarla y nuevamente después de calcinarla. Se encontró que la piedra caliza calcinada perdió un 44% de peso, lo que atribuyó al peso de los gases que desprendía. Sobre esta base, realizó diversos estudios. Por ejemplo, hizo reaccionar piedra caliza con ácido y descubrió que también se producía gas. Absorbió el gas con agua de cal y realizó estudios cuantitativos.
Descubrió que el peso de este gas era igual al peso del gas producido al calcinar la piedra caliza, y se dio cuenta de que había un gas fijo en la piedra caliza, al que llamó "aire fijo" (que ahora conocemos como dióxido de carbono). . De la investigación experimental de Blake podemos saber que realizó una investigación cuantitativa. La investigación cuantitativa requiere pesar, y el pesaje es inseparable de una balanza. Los registros históricos muestran que Blake usó una escala, y la escala que usó todavía se conserva en el Museo Real de Edimburgo. La siguiente imagen muestra la escala utilizada por Blake.
El plato de pesaje se cuelga de una cuerda y la viga se cuelga de otro gancho de báscula. Fue utilizando este equilibrio que Blake hizo sus descubrimientos en experimentos químicos. El uso de esta balanza no sólo establece métodos cuantitativos en experimentos químicos, sino que también es de gran importancia para el desarrollo y mejora de esta balanza.
Siguiendo a Blake, el químico británico Henry Cavendish también realizó precisos experimentos cuantitativos. Se dice que también diseñó y fabricó una balanza. Debido a la falta de información sobre la vida de Cavendish, es difícil saber exactamente cuándo y cómo diseñó y construyó este equilibrio. Posteriormente, la balanza utilizada por Cavendish fue expuesta en la Real Academia de Ciencias. Esta balanza está colocada en un gabinete y el estilo de la balanza no se puede ver claramente desde el exterior, como se muestra a continuación:
Sabemos que el famoso químico francés Lavoisier era una persona que concedía gran importancia a la cuantitativa. investigación. A menudo utiliza una báscula y presta atención a la precisión del pesaje. Fue mediante una precisa investigación cuantitativa que Lavoisier determinó la existencia de oxígeno y estableció la teoría científica de la combustión oxidativa. Al aplicar métodos cuantitativos para estudiar cambios químicos, es necesario suponer que la masa de una sustancia se conserva antes y después de los cambios químicos, y Lavoisier estableció la ley de conservación de la masa. El trabajo de investigación de Lavoisier contó con la ayuda de balanzas, pero el propio Lavoisier rara vez diseñaba y fabricaba instrumentos, ni tampoco diseñaba ni fabricaba balanzas. Pero las básculas que eran populares en Francia en el siglo XVIII se vendían en muchas tiendas pequeñas. Lavoisier podría haberse beneficiado de condiciones tan favorables. Lo que vemos en la imagen de abajo es el estilo de una balanza francesa del siglo XVIII, quizás un estilo de balanza de esa época.
A finales de 2018, Reino Unido también hizo una especie de balanza e incrustó una hoja de acero en el centro de la viga. Ponerlo en una placa de ágata mejora mucho la precisión y la sensibilidad. En esta época surgieron varios diseñadores y fabricantes de balanzas. Sin embargo, se dice que el precio restante es más caro y debe reservarse con antelación. A diferencia de Francia, las básculas no son tan precisas, pero son relativamente fáciles de comprar. La imagen de abajo es una balanza realizada por Federer para la Royal Society, que se exhibe en el Museo de Ciencias de Londres.
En el Reino Unido, el uso de balanzas no se limita a químicos y científicos, sino que también se utiliza habitualmente en farmacias generales. Dalton, el proponente del atomismo químico, utilizaba a menudo balanzas en la investigación científica. Debido a la importante posición de Dalton en la historia de la química y su influencia en la comunidad científica británica, se convirtió en una figura famosa y un químico famoso. Se decía que la escala que utilizó se había convertido en algo extraordinario y más tarde fue propiedad de la Sociedad Filosófica y Literaria de Manchester, en Inglaterra, que la recopiló. Dalton había sido miembro de esta sociedad.
65438+En la década de 1920, había un diseñador de instrumentos musicales llamado Robinson en Londres. Comenzó a diseñar y fabricar balanzas analíticas, que se utilizaron no sólo en Inglaterra sino también durante un tiempo en Estados Unidos. Robinson utilizó material hueco para crear vigas horizontales y triángulos, con un puntero en el centro de la viga vertical.
Las balanzas con vigas a escala y códigos de viaje también nacieron alrededor del siglo XIX (las paletas se introdujeron antes y las vigas de la imagen están marcadas con escalas y códigos de viaje). Existen diferentes opiniones y constantes disputas sobre quién inventó este equilibrio. Sin embargo, en 1851, Londres acogió una exposición internacional en la que participaron algunos de los principales fabricantes de balanzas de Gran Bretaña y Europa continental. Después de la deliberación del jurado de la Expo, finalmente se otorgó el máximo galardón a Ling en reconocimiento a su contribución a la fabricación de básculas con vigas graduadas y dispositivos deslizantes (es decir, patios móviles). Como resultado, los derechos de invención y creación de Ling fueron confirmados internacionalmente.
Durante mucho tiempo ha existido una teoría popular en la industria de fabricación de balanzas de que cuanto más largo sea el eje de la balanza, más sensible será. Pero un hombre llamado Bol Banger no estaba limitado por esta teoría. En 1866 diseñó y fabricó una balanza analítica de haz corto. Posteriormente, también hizo contribuciones a la teoría del diseño de Hirata. La siguiente imagen muestra la primera báscula corta de acero fabricada por Bonger en 1866.
Las mejoras en el equilibrio no son sólo en cuanto a haces, puntos de contacto, códigos perdidos, escalas, etc., sino también en otros aspectos. Por ejemplo, la balanza de pomo apareció en la primera mitad del siglo XIX. ¿Cuáles son las ventajas del equilibrio de perillas? Resulta que en los primeros equilibrios, las vigas estaban montadas sobre montantes, y eran iguales independientemente de si se usaban o no. Posteriormente apareció la balanza analítica, cuya hoja estaba hecha de ágata.
Para reducir el daño a la hoja, la barra de equilibrio se coloca sobre un soporte cuando está desigual para que la hoja ya no esté sometida a tensión, y la hoja se coloca sobre un recipiente de soporte cuando está en uso. Estos están controlados por un mecanismo de perilla. Las balanzas analíticas modernas tienen un mecanismo de perilla. La siguiente imagen es una balanza de perilla fabricada en 1833.
Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, el diseño y fabricación de balanzas han logrado grandes avances. Es gracias a los incansables esfuerzos de varias generaciones y a la acumulación y mejora de la tecnología que hoy en día están disponibles las diversas escalas modernas. Ahora en el laboratorio químico, las balanzas comúnmente utilizadas son: la balanza de bandeja, mencionada anteriormente, utilizada para medir la masa aproximada de sustancias que no requieren alta precisión, y pueden pesar 100 gramos, 200 gramos, 500 gramos o incluso 1000 gramos analíticos; balanza (balanza analítica constante, balanza microanalítica y balanza analítica semimicro). La balanza electroóptica está equipada con un dispositivo de amortiguación de aire o un dispositivo de amortiguación electromagnético, lo que hace que la balanza sea muy sensible y puede evitar rápidamente que el haz vibre. En la apariencia no se puede reconocer el peso de la balanza fotoeléctrica, pero sí se puede ver el plato de pesaje sobre el que se encuentra el objeto a medir. El peso se suma o resta mediante un dial giratorio y el valor de pesaje se puede leer directamente desde la báscula de proyección.