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

Indice delle lezioni 2011-2012

 

Dispense del corso di Storia delle Scienze Sperimentali

 

Fascicolo 5                        Lezioni 9-10

 Fascicolo 5 in formato pdf             Diapositive delle Lezioni 9-10

 

Avvertenza generale

Queste dispense sono scritte come commento e integrazione delle diapositive proiettate a lezione.

Le dispense sono incomprensibili se non si hanno sotto gli occhi le diapositive.

Contengono inoltre brevi passi di fonti originali e di scritti di storia della scienza.

Se il rinvio alle diapositive è seguito dalla scritta "Nessun commento" si intende che il contenuto delle diapositive è adeguato ad essere di base per l'esame.

In ogni caso si deve studiare il contenuto delle diapositive.

Tuttavia le dispense e le diapositive non sono sufficienti per la preparazione dell'esame. Occorre riflettere sugli appunti presi a lezione. Chi non li avesse presi (o non possedesse una formidabile memoria) può sempre chiederli ad un collega.

Sono richiamate in modo specifico le pagine oggetto di esame dei testi forniti agli allievi, ma una lettura più estesa degli stessi testi non potrà che essere utile ad una migliore comprensione della storia della scienza.

Diapositiva 1

 Argomenti delle lezioni 9-10

Nel Seicento:

Gilbert, elettricità e magnetismo

La macchina elettrostatica di von Guericke

Temi di ricerca del Settecento:

Elettricità

Astronomia

Chimica

Diapositiva 2-7

Il testo seguente è di Roberto Renzetti

(http://www.fisicamente.net/FISICA_1/index-1810.pdf)

Gilbert seppe capire alcune differenze fondamentali tra elettricità e magnetismo. Il magnete non deve essere sottoposto a sfregamento come lo devono invece essere vetro ed altri materiali per essere elettrizzati. Il magnete attrae solo sostanze magnetizzabili mentre i corpi elettrizzati attraggono tutto. L'attrazione magnetica tra due corpi non è influenzata dall'interposizione di un foglio di carta o di un telo di lino o immergendo i corpi nell'acqua; invece l'attrazione elettrica sparisce se si effettua una qualunque interposizione. Infine la forza magnetica agisce secondo una determinata orientazione, mentre la forza elettrica agisce in qualunque direzione.

Secondo Gilbert i vari fenomeni osservati sembrano indicare che l'elettricità sia dovuta ad un qualcosa di natura materiale che viene liberato quando l'ambra ed il vetro, che la tengono imprigionata, sono strofinati. A sostegno di ciò porta argomenti tratti da altri campi, come la teoria di derivazione aristotelica che vuole il corpo umano contenente vari umori o tipi di umidità: la flemma, il sangue, l'irascibilità e la malinconia. Se prevale uno di questi umori il carattere della persona ne viene condizionato cosicché essa è flemmatica o sanguigna o irascibile o malinconica. Allo stesso modo, poiché Gilbert osservava che i corpi elettrificabili sono quasi tutti duri e trasparenti e quindi (in accordo con le teorie in voga) derivati dalla solidificazione di liquidi acquosi, egli concludeva che tali liquidi dovevano avere un tipo comune di umore al quale assegnare le caratteristiche proprietà elettriche. E' la frizione degli oggetti l'elemento che libera l'umore il quale, una volta liberato, si dispone come un'atmosfera intorno ad essi. L'effluvio di tale umore deve essere, infine, talmente tenue e sottile, che non può essere rilevato. L'esistenza di un'atmosfera di effluvi intorno ad ogni corpo elettrizzato Gilbert deve averla ricavata dal fatto che tali corpi si attraggono poiché era sua credenza che la materia non può agire dove non c'è e se un corpo ne attrae un altro qualcosa di materiale deve essere uscito da esso. Come conseguenza egli estese tale ragionamento alla Terra ed ai corpi che cadono pensando che l'atmosfera è l'effluvio della Terra che permette la caduta.

Poiché riguardo alle azioni magnetiche la differenza tra la Terra e la terrella è solo la grandezza, grande merito di Gilbert è l'aver spostato al cosmo un fenomeno studiato in laboratorio. Era la prima volta che si attaccava la concezione aristotelica del mondo separato dal cielo della Luna con le misere cose che conosciamo al di sotto di esso e con l'eternità e l'immutabilità al di sopra.

Il testo seguente è di Mary B. Hesse

(http://philoscience.unibe.ch/documents/MaterialHS11/PSWissRev/Hesse1960a.pdf)

Diapositiva 8   Nessun commento

Diapositiva 9-11 Nessun commento

Diapositiva 12-13

 

 Roemer measured the speed of light by timing eclipses of Jupiter's moon Io. In this figure, S is the Sun, E1 is the Earth when closest to Jupiter (J1) and E2 is the Earth about six months later, on the opposite side of the Sun from Jupiter (J2). When the Earth is at E2, the light from the Jupiter system has to travel an extra distance represented by the diameter of the Earth's orbit. This causes a delay in the timing of the eclipses. Roemer measured the delay and, knowing approximately the diameter of the Earth's orbit, made the first good estimate of the speed of light. Illustration by Diana Kline.

Romer estimated that light required twenty-two minutes to cross the diameter of the Earth’s orbit. The speed of light could then be found by dividing the diameter of the Earth’s orbit by the time difference.

The Dutch scientist Christiaan Huygens, who first did the arithmetic, found a value for the speed of light equivalent to 131,000 miles per second. The correct value is 186,000 miles per second. The difference was due to errors in Roemer’s estimate for the maximum time delay (the correct value is 16.7, not 22 minutes), and also to an imprecise knowledge of the Earth’s orbital diameter. More important than the exact answer, however, was the fact that Roemer’s data provided the first quantitative estimate for the speed of light.

[Nota: segnate in giallo sono passi che dimostrano che nella stessa pagina (tratta dalla rete) si dice e si nega la stessa cosa. Per il resto è corretta ed esplicativa]

[Leggere ma non memorizzare nei dettagli]

(Sui rapporti fra 'maestro' e 'allievo', e sulle convenzioni radicate)

Testo di Carlos I. Calle, PhD

Tackling an inconsistency

Roemer was a bright 21 year old who was hired by one of Cassini's assistants to help at the Paris Observatory, which was headed by Cassini. But Roemer didn't just help; he tackled one of the observatory's major problems.

Cassini's observations were showing a problem with the motion of one of Jupiter's satellites, the one named Io (after one of the many lovers of Zeus, who is called Jupiter in Roman mythology). It seemed as if Io's orbit was a bit unpredictable. The times when the satellite came out from behind the planet changed inexplicably. Cassini ordered his assistants to make better observations and to do more calculations.

Roemer doubted that the observations or calculations were the problem. The problem was that no one had taken into account the relative distance of the Earth and Jupiter as the two planets went around the sun. At different places in their orbits, the planets are sometimes closer and sometimes farther apart. When Io comes out from behind Jupiter, the distance that light travels from the satellite to the Earth depends on the separation of the planets at that time.

Cassini didn't agree with his assistant. He believed that light traveled from place to place instantaneously, without delays. It didn't matter how far Jupiter was.

Roemer stuck with his idea. He went back and reviewed many years' worth of data taken in Cassini's observatory. With this data, he was able to calculate the changes in the eclipsing times for Io as it went around in its orbit. He was sure that he was right and wanted to go public.

Going around the boss

What to do? Normally, the lab director would make the public presentation of new findings, along with the researcher who made the discovery. But Cassini didn't agree with Roemer's work, so Roemer decided to go alone. He'd been in Cassini's observatory for five years and felt cocky. He appeared before the Academy of Sciences in Paris and announced that Io was going to come out from behind Jupiter exactly ten minutes after Cassini said it would.

Cassini had calculated that Io was going to come out of the eclipse on November 9, 1676, at 5:25:45. The astronomers went out to look that night. 5:25:45 came and went, and Io wasn't there. At 5:30, there were still no signs of it. But at 5:35:45, Io reappeared. Roemer had been right.

Roemer's friend Christian Huygens used this data to come up with the first measured value for the speed of light. His number was 227,000 km (140,000 mi) per second, which is about 24 percent lower than the modern value.

Cassini never admitted his error. Most European astronomers followed Cassini and didn't believe that the speed of light was finite. Some 50 years later, other methods to measure the speed of light showed that Roemer had been correct.

Diapositiva 14-20 Nessun commento

Si noti quali fossero le professioni iniziali di Herschel e di sua sorella

Diapositiva 21

Quanta (falsa) sicurezza è data da un buon dato sperimentale

La pagina in italiano sul flogisto di Wikipedia è completamente sbagliata

Diapositiva 22-23 Nessun commento

Diapositiva 24-26

Georg Ernst Stahl

Medico e chimico (Ansbach, Baviera, 1659/60 - Berlino 1734). A vent'anni si immatricolò all'univ. di Jena come studente di medicina, venendo in contatto con la tradizione di iatromedicina e iatrochimica che si era affermata in Germania a partire dal Rinascimento. Laureatosi nel 1684, divenne "Privatdozent" e le sue lezioni a Jena ebbero un grande successo di pubblico. Nel 1687 divenne medico personale del duca J. E. von Sachsen-Weimar e nel periodo di Weimar, destinato a durare sino al 1694, continuò a occuparsi sia di medicina sia di chimica. Nel maggio del 1694 S. divenne secondo professore di medicina presso la nuova univ. prussiana di Halle, infine (1715) medico personale e consigliere aulico del re di Prussia Federico Guglielmo I a Berlino. Nello stesso anno fu nominato presidente del Collegium medicum di Berlino. Grazie alla sua influenza fu aperto nel 1723 un Collegium medico-chirurgicum presso l'Accademia reale delle scienze e delle belle arti di Berlino. S. fu un docente assai influente e un gran numero dei suoi allievi occupò posti di primo piano nelle università e nelle istituzioni mediche e mineralogiche degli stati tedeschi. Durante il periodo di Halle venne in contatto con A. H. Francke e soprattutto con Ch. Thomasius, rappresentanti del pietismo e dell'Aufklärung, che ebbero una grande influenza su Stahl. Le concezioni di S. riguardano sia la teoria medica, intesa in un senso filosofico ampio, sia la teoria e la pratica chimica.

Tra il 1706 e il 1708 S. pubblicò alcune opere (Disquisitio de mechanismi et organismi diversitate, 1706; De vera diversitate corporis mixti et vivi, 1706; Theoria medica vera, 1708) nelle quali stabiliva una differenza radicale tra l'anima e il corpo. Secondo S. il corpo vivente dipende dal movimento, in particolare quello del cuore e del sangue, e può quindi essere considerato una macchina, che deve però essere guidata e protetta da un principio vitale non materiale, cioè dall'anima. S. non rinunciò alle acquisizioni concettuali della tradizione meccanicista seicentesca ma ritenne insufficiente e parziale la visione dell'uomo come macchina. Su questo tema S. fu coinvolto in polemiche con la cultura medica e filosofica del tempo (G. W. Leibniz, in particolare).

S. criticò duramente la tradizione di chimica meccanicista e ritornò alla tradizione paracelsiana dei principî o elementi portatori di qualità. La chimica, come scienza e arte, doveva utilizzare i principî per spiegare le qualità dei corpi. S. ammise come principî dei corpi l'acqua e le tre terre di J. J. Becher, mentre il fuoco e l'aria vennero considerati solo strumenti fisici utili nelle operazioni chimiche. Nel 1697 pubblicò la Zymotechnia fundamentalis, nella quale espose per la prima volta la sua teoria del flogisto: la combustione veniva interpretata come liberazione di un principio infiammabile (flogisto) dai corpi combustibili e dai metalli. S. presentò la sua nuova visione della chimica nella ristampa della Physica subterranea di Becher, corredata da un importante Specimen Becherianum (1703). Nella cultura settecentesca S. ebbe il merito di presentare la chimica come un'arte socialmente ed economicamente utile, che si era liberata dal suo passato alchemico. Grazie a S. gli stati tedeschi divennero la patria della chimica pratica e applicata alle manifatture. Tra gli innumerevoli lavori di chimica di S. vanno ricordati i suoi trattati tedeschi sullo zolfo (1718) e su sali (1723) e gli Experimenta, observationes, animadversiones, CCC numero, chymicae et physicae (1731).

[Testo tratto dall'Enciclopedia Treccani]

Diapositiva 22-23 Nessun commento

Diapositiva 27-28

Hales, Stephen. - Naturalista (Bekes bourne, Kent, 1677 - Teddington 1761); parroco, dal 1709, della cittadina di Teddington. Studiò anatomia, botanica e teologia. La sua opera principale, Statical Essays, tratta di fisiologia degli animali e delle piante; la parte riguardante la botanica fu stampata separatamente (1727) col titolo di Vegetable Staticks: per questa egli è considerato uno dei fondatori della fisiologia vegetale.

Si dedicò anche alla studio dei gas migliorando i dispositivi per raccogliere i gas e ideando inoltre un tipo di eudiometro. Nel campo della chimica inorganica, notevoli le sue ricerche sull'acqua di calce.

In 1727 Dr Stephen Hales (1677-1761) gave to the world in his Statical Essays the collective results of his observations. The atmosphere he describes in this work as a fine elastic fluid, with particles of very different natures floating in it, whereby it is fitted to be the breath of life of vegetables as well as of animals. The effect of respiration and of the burning of sulphur in air is to deprive it of its elasticity; and country air is cleaner and more elastic than that of towns. Elasticity, we read, is not an essential immutable property of air particles; "they are easily changed form an elastic to a fixed state by the strong attraction of the acid, sulphureous,a and saline particles, which abound in the air. Whence it is reasonable to conclude that our atmosphere is a chaos, consisting not only of elastic, but also of unelastic air particles, which in great plenty float in it." – (Stat. Ess., vol. i. 4th ed., 1769)

Hales did not, however, attempt to determine the distinctive properties of the various gaseous constituents of the atmosphere, and of the substances on which he experimented; all are indiscriminately designated "air." It is air that is generated by fermentation, and that contributes to the briskness of Pyrmont and other mineral waters; 108 cubic inches of air are procured from a cubic inch of iron filings and the same quantity of oil of vitriol; and 33 cubic inches of air are the result of distilling a cubic inch of dog’s blood. Hales determined also the volume of air to be obtained by distilling certain quantities of amber, chalk, coal, grey pyrites, aqua-fortis, antimony, tobacco, and other materials, but apparently with no other end in view than the establishment of the fact that air is contained in a great number of substances.

Diapositiva 29

Il contributo essenziale di Black si può rappresentare con queste nostre scritture:

magnesia + calore ® magnesia usta + aria fissa      (1)

MgCO3                  ®       MgO        +    CO2

calcare + calore ® calce viva + aria fissa                 (2)

CaCO3               ®       CaO    +    CO2    

calce viva + acqua  ®  calce spenta                         (3)

     CaO   +  H2O    ®    Ca(OH)2

calce spenta + aria fissa   ®  calcare                       (4)

   Ca(OH)2    +  CO2       ®  CaCO3

(1) e (2) : è possibile ottenere a volontà una certa 'aria' con particolari proprietà

Infatti con (3) e (4) è possibile riottenere la sostanza di partenza, il calcare

Diapositiva 30 Nessun commento

Diapositiva 31

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Diapositiva 32-34   Nessun commento