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第四十二回 踏破铁鞋得来却在故纸堆 种瓜得豆辛苦总会有收成

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——惰性气体的发现

上回说到天文学家让逊和洛克尔在日食光中发现一种新谱线,给物理学家出了一个难题,有好几年谁也无法解释。人们只好猜测太阳里可能有一种新元素,于是就把它定名为“氦”(希腊文“太阳”之意)。谁知一波未平,一波又起。1892年,洛克尔突然收到一封信,信中提出一个无法解释的疑团,洛克尔干脆把它发表在自己主办的《自然》杂志9月号上:

今有一事特向贵刊和贵刊的读者求教。我最近多次用两种方法制取氮气,但它们的密度总不一样。既是同一物为什么会有两种密度呢?

瑞利

1892年9月24日

各位读者,你知道这个瑞利(1842—1919年)是谁?他是英国剑桥大学的教授。此人有极好的耐心,因此他也就选了一个极要耐心的研究题目,那就是测量各种气体的密度(密度是指一升气体在0℃和一个大气压下的质量)。而他的实验室里也有当时极好的一架天平,灵敏度可达到万分之一克。他制作了一个大玻璃球,用真空泵将球内空气抽空,称出球重,算出体积,再充进各种气体,称出净重,求出密度。干这种重复枯燥的事,他真能不厌其烦。每种气体都要称几次,而且气体每次都得以不同方法制得,如果测量结果都一致了,这才放心。他就这样称了氢气又称氧气,称了氧气又称氯气,称了氯气又称二氧化碳,对着那个玻璃球,抽了又充,充了又称,称了再算,从1882年开始一直干了整整十年。这工作虽然枯燥,但那些气体在他的手中都有了个精确的密度,内心倒也十分愉快。

不想到第十个年头上,瑞利这个办法再也不灵了。他测氮气密度,第一个办法是让空气通过烧得红热的装满铜屑的管子,氧与铜生成氧化铜,剩下的就是氮气,密度为每升1.2572克。第二个办法是让氧气通过浓氨水,生成水和氮气,这种氮气的密度为每升重1.2560克,比空气中的氮轻了0.0012克。瑞利百思不解,便向《自然》杂志写了上面那封信。