Cavendish no se mantenía apartado de otros hombres con un espíritu orgulloso o altanero, negándose a considerarlos sus iguales. Se sentía separado de ellos por un gran abismo, que ni ellos ni él podían cruzar, y a través del cual era en vano extender las manos o intercambiar saludos. Un sentido de aislamiento de sus hermanos lo hacía rehuir su compañía y evitar su presencia, pero lo hacía como alguien consciente de una debilidad, no jactándose de una excelencia.
Henry Cavendish fue un filósofo natural inglés, científico y un importante químico y físico experimental y teórico. Es notable por su descubrimiento del hidrógeno, al que denominó "aire inflamable". Describió la densidad del aire inflamable, que formaba agua en la combustión, en un artículo de 1766, On Factitious Airs. Antoine Lavoisier posteriormente reprodujo el experimento de Cavendish y le dio al elemento su nombre.
Un hombre notoriamente tímido, Cavendish se distinguió no obstante por la gran precisión y exactitud en sus investigaciones sobre la composición del aire atmosférico, las propiedades de diferentes gases, la síntesis del agua, la ley que rige la atracción y repulsión eléctrica, una teoría mecánica del calor, y cálculos de la densidad y por lo tanto de la masa de la Tierra. Su experimento para medir la densidad de la Tierra se ha conocido como el experimento de Cavendish.
Biografía
Primeros años
Henry Cavendish nació el 10 de octubre de 1731 en Nice, donde su familia estaba viviendo en ese momento. Su madre era Lady Anne de Grey, cuarta hija de Henry Grey, 1.er Duque de Kent, y su padre era Lord Charles Cavendish, el tercer hijo de William Cavendish, 2.º Duque de Devonshire. La familia rastreaba su linaje a través de ocho siglos hasta la época normanda, y estaba estrechamente conectada con muchas familias aristocráticas de Gran Bretaña. La madre de Henry murió en 1733, tres meses después del nacimiento de su segundo hijo, Frederick, y poco antes del segundo cumpleaños de Henry, dejando a Lord Charles Cavendish para criar a sus dos hijos. Henry Cavendish fue designado como "The Honourable Henry Cavendish".
A partir de los 11 años, Henry asistió a Newcome's School, una escuela privada cerca de Londres. A los 18 años, el 24 de noviembre de 1748, ingresó en la Universidad de Cambridge en St Peter's College, ahora conocida como Peterhouse, pero se fue tres años después el 23 de febrero de 1751 sin obtener un título en ese momento, una práctica común. Luego vivió con su padre en Londres, donde pronto tuvo su propio laboratorio.
Lord Charles Cavendish pasó su vida primero en la política y luego cada vez más en la ciencia, especialmente en la Royal Society of London. En 1758, llevó a Henry a reuniones de la Royal Society y también a cenas del Royal Society Club. En 1760, Henry Cavendish fue elegido para ambos grupos, y fue asiduo en su asistencia después de eso. No tomó prácticamente ninguna parte en la política, pero siguió a su padre en la ciencia, a través de sus investigaciones y su participación en organizaciones científicas. Fue activo en el Consejo de la Royal Society of London, al que fue elegido en 1765.
Su interés y experiencia en el uso de instrumentos científicos lo llevaron a encabezar un comité para revisar los instrumentos meteorológicos de la Royal Society y ayudar a evaluar los instrumentos del Real Observatorio de Greenwich. Su primer artículo, Factitious Airs, apareció en 1766. Otros comités en los que sirvió incluían el comité de artículos, que elegía los artículos para su publicación en las Philosophical Transactions de la Royal Society, y los comités para el tránsito de Venus de 1769, para la atracción gravitacional de las montañas de 1774, y para las instrucciones científicas para la expedición de Constantine Phipps de 1773 en busca del Polo Norte y el Paso del Noroeste. En 1773, Henry se unió a su padre como síndico elegido del Museo Británico, al que dedicó mucho tiempo y esfuerzo. Poco después de que se estableciera la Royal Institution of Great Britain, Cavendish se convirtió en gerente en 1800 y tomó un interés activo, especialmente en el laboratorio, donde observó y ayudó en los experimentos químicos de Humphry Davy.
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Hacer la prueba de CI →Investigación química
Aproximadamente en la época de la muerte de su padre, Cavendish comenzó a trabajar estrechamente con Charles Blagden, una asociación que ayudó a Blagden a entrar plenamente en la sociedad científica de Londres. A cambio, Blagden ayudó a mantener el mundo a distancia de Cavendish. Cavendish no publicó libros y pocos artículos, pero logró mucho. Varias áreas de investigación, incluyendo mecánica, óptica y magnetismo, aparecen extensamente en sus manuscritos, pero apenas figuran en su trabajo publicado. Cavendish es considerado uno de los llamados químicos neumáticos de los siglos dieciocho y diecinueve, junto con, por ejemplo, Joseph Priestley, Joseph Black y Daniel Rutherford. Cavendish encontró que un gas definido, peculiar y altamente inflamable, al que se refería como "Aire Inflamable", fue producido por la acción de ciertos ácidos sobre ciertos metales. Este gas era hidrógeno, que Cavendish adivinó correctamente que estaba proporcionado dos a uno en el agua.
Aunque otros, como Robert Boyle, habían preparado gas de hidrógeno anteriormente, a Cavendish generalmente se le da crédito por reconocer su naturaleza elemental. En 1777, Cavendish descubrió que el aire exhalado por mamíferos se convierte en "aire fijo" dióxido de carbono, no "aire flogisticado" como predijo Joseph Priestley. Además, al disolver álcalis en ácidos, Cavendish produjo dióxido de carbono, que recopiló, junto con otros gases, en botellas invertidas sobre agua o mercurio. Luego midió su solubilidad en agua y su gravedad específica, y anotó su inflamabilidad. Concluyó en su artículo de 1778 "General Considerations on Acids" que el aire respirable constituye la acidez. Cavendish fue galardonado con la Medalla Copley de la Royal Society por este artículo. La química de gases fue de importancia creciente en la segunda mitad del siglo 18, y se convirtió en crucial para la reforma de la química del francés Antoine-Laurent Lavoisier, generalmente conocida como la revolución química.
En 1783, Cavendish publicó un artículo sobre eudiometría, la medición de la bondad de los gases para respirar. Describió un nuevo eudiómetro de su invención, con el que logró los mejores resultados hasta la fecha, utilizando lo que en otras manos había sido el método inexacto de medir gases pesándolos. Luego, después de una repetición de un experimento de 1781 realizado por Priestley, Cavendish publicó un artículo sobre la producción de agua pura quemando hidrógeno en "aire desflogisticado" aire en el proceso de combustión, ahora conocido como oxígeno. Cavendish concluyó que en lugar de ser sintetizada, la quema de hidrógeno causaba que el agua se condensara del aire. Algunos físicos interpretaron el hidrógeno como flogisto puro. Cavendish informó sus hallazgos a Priestley no más tarde de marzo de 1783, pero no los publicó hasta el año siguiente. El inventor escocés James Watt publicó un artículo sobre la composición del agua en 1783; se produjo controversia sobre quién hizo el descubrimiento primero.
En 1785, Cavendish investigó la composición del aire común es decir, atmosférico, obteniendo resultados impresionantemente precisos. Realizó experimentos en los que se combinó hidrógeno y aire ordinario en proporciones conocidas y luego se hizo explotar con una chispa de electricidad. Además, también describió un experimento en el que fue capaz de eliminar, en terminología moderna, tanto los gases de oxígeno como de nitrógeno de una muestra de aire atmosférico hasta que solo quedaba una pequeña burbuja de gas sin reaccionar en la muestra original. Usando sus observaciones, Cavendish observó que, cuando había determinado las cantidades de aire flogisticado nitrógeno y aire desflogisticado oxígeno, quedaba un volumen de gas equivalente a 1/120 del volumen original de nitrógeno. Mediante mediciones cuidadosas llegó a la conclusión de que "el aire común consiste en una parte de aire desflogisticado".
En los años 1890, alrededor de 100 años después, dos físicos británicos, William Ramsay y Lord Rayleigh, se dieron cuenta de que su gas inerte recién descubierto, argón, era responsable del residuo problemático de Cavendish; no había cometido un error. Lo que había hecho fue realizar experimentos cuantitativos rigurosos, utilizando instrumentos y métodos estandarizados, dirigidos a resultados reproducibles; tomar la media del resultado de varios experimentos; e identificar y contabilizar fuentes de error. La balanza que utilizó, hecha por un artesano llamado Harrison, fue la primera de las balanzas de precisión del siglo 18, y tan precisa como la de Lavoisier que se estima mide una parte en 400.000. Cavendish trabajó con sus fabricantes de instrumentos, mejorando generalmente los instrumentos existentes en lugar de inventar otros completamente nuevos.
Cavendish, como se indicó anteriormente, utilizó el lenguaje de la antigua teoría del flogisto en la química. En 1787, se convirtió en uno de los primeros fuera de Francia en adoptar la nueva teoría antiflogística de Lavoisier, aunque se mantuvo escéptico sobre la nomenclatura de la nueva teoría. También se opuso a la identificación de Lavoisier del calor como teniendo una base material o elemental. Trabajando dentro del marco del mecanismo newtoniano, Cavendish había abordado el problema de la naturaleza del calor en los años 1760, explicando el calor como el resultado del movimiento de la materia.
En 1783, publicó un artículo sobre la temperatura a la que el mercurio se congela y en ese artículo hizo uso de la idea del calor latente, aunque no utilizó el término porque creía que implicaba la aceptación de una teoría material del calor. Hizo sus objeciones explícitas en su artículo de 1784 sobre el aire. Continuó desarrollando una teoría general del calor, y el manuscrito de esa teoría ha sido fechado persuasivamente a finales de los años 1780. Su teoría fue a la vez matemática y mecánica: contenía el principio de la conservación del calor posteriormente entendida como una instancia de la conservación de la energía e incluso incluía el concepto aunque no la etiqueta del equivalente mecánico del calor.
Densidad de la Tierra
Después de la muerte de su padre, Henry compró otra casa en la ciudad y también una casa en Clapham Common construida por Thomas Cubitt, en ese momento al sur de Londres. La casa de Londres contenía la mayor parte de su biblioteca, mientras que mantenía la mayoría de sus instrumentos en Clapham Common, donde realizaba la mayoría de sus experimentos. El más famoso de esos experimentos, publicado en 1798, fue para determinar la densidad de la Tierra y se conoció como el experimento de Cavendish. El aparato que Cavendish utilizó para pesar la Tierra fue una modificación de la balanza de torsión construida por el inglés y geólogo John Michell, quien murió antes de poder comenzar el experimento. El aparato fue enviado en cajas a Cavendish, quien completó el experimento en 1797-1798 y publicó los resultados.
El aparato experimental consistía en una balanza de torsión con un par de esferas de plomo de 2 pulgadas y 1,61 libras suspendidas del brazo de una balanza de torsión y dos bolas de plomo estacionarias mucho más grandes de 350 libras. Cavendish tenía la intención de medir la fuerza de atracción gravitacional entre los dos. Notó que el aparato de Michell sería sensible a las diferencias de temperatura y a las corrientes de aire inducidas, por lo que realizó modificaciones aislando el aparato en una sala separada con controles externos y telescopios para hacer observaciones.
Usando este equipo, Cavendish calculó la atracción entre las bolas a partir del período de oscilación de la balanza de torsión, y luego utilizó este valor para calcular la densidad de la Tierra. Cavendish encontró que la densidad promedio de la Tierra es 5,48 veces mayor que la del agua. John Henry Poynting posteriormente señaló que los datos deberían haber llevado a un valor de 5,448, y de hecho ese es el valor promedio de las veintinueve determinaciones que Cavendish incluyó en su artículo. Lo extraordinario del experimento de Cavendish fue su eliminación de cada fuente de error y cada factor que podría perturbar el experimento, y su precisión al medir una atracción asombrosamente pequeña, apenas 1/50.000.000 del peso de las bolas de plomo. El resultado que Cavendish obtuvo para la densidad de la Tierra está dentro del 1 por ciento de la cifra actualmente aceptada.
El trabajo de Cavendish llevó a otros a valores precisos para la constante gravitacional G y la masa de la Tierra. Con base en sus resultados, se puede calcular un valor para G de 6,754 × 10−11N-m2/kg2, que se compara favorablemente con el valor moderno de 6,67428 × 10−11N-m2/kg2.
Los libros a menudo describen el trabajo de Cavendish como una medición de G o la masa de la Tierra. Dado que estos están relacionados con la densidad de la Tierra por una red trivial de relaciones algebraicas, ninguna de estas fuentes está equivocada, pero no coinciden con la elección exacta de palabras de Cavendish, y este error ha sido señalado por varios autores. El objetivo declarado de Cavendish fue medir la densidad de la Tierra, aunque su resultado obviamente calcula G para hacerlo.
La primera vez que la constante recibió este nombre fue en 1873, casi 100 años después del experimento de Cavendish, pero la constante estuvo en uso desde la época de Newton. Los resultados de Cavendish también dan la masa de la Tierra.
Investigación eléctrica
Los experimentos eléctricos y químicos de Cavendish, como los del calor, habían comenzado mientras vivía con su padre en un laboratorio en su casa de Londres. Lord Charles Cavendish murió en 1783, dejando casi toda su estate muy sustancial a Henry. Como su teoría del calor, la teoría integral de la electricidad de Cavendish fue matemática en forma y se basó en experimentos cuantitativos precisos
