Cavendish는 자신을 우월하다고 자랑하며 다른 사람들을 동료로 여기기를 거부하면서 자존심 높거나 거만한 태도로 다른 사람들과 거리를 두지 않았습니다. 그는 자신이 그들과 큰 골짜기로 분리되어 있으며, 이를 다리 놓을 수 없고, 손을 뻗거나 인사를 나눌 수 없다고 느꼈습니다. 형제들로부터의 고립감은 그를 그들의 사회를 피하고 그들의 존재를 회피하게 했지만, 그는 이를 우월함을 자랑하는 것이 아니라 약점을 자각하는 사람으로서 그렇게 했습니다.
Henry Cavendish는 영국의 자연철학자, 과학자이자 중요한 실험 및 이론 화학자이자 물리학자였습니다. 그는 수소의 발견으로 유명하며, 이를 "가연성 공기"라고 명명했습니다. 그는 1766년 논문 "On Factitious Airs"에서 연소할 때 물을 형성하는 가연성 공기의 밀도를 기술했습니다. Antoine Lavoisier는 나중에 Cavendish의 실험을 재현하고 그 원소에 이름을 붙였습니다.
악명높게 수줍은 사람이었지만, Cavendish는 대기 공기의 구성, 다양한 기체의 성질, 물의 합성, 전기 인력과 반발을 지배하는 법칙, 열의 기계 이론, 지구의 밀도 및 질량 계산에 대한 연구에서 뛰어난 정확성과 정밀성으로 구별되었습니다. 지구의 밀도를 측정하기 위한 그의 실험은 Cavendish 실험으로 알려지게 되었습니다.
전기
어린 시절
Henry Cavendish는 1731년 10월 10일 Nice에서 태어났으며, 당시 그의 가족이 살고 있던 곳입니다. 그의 어머니는 Henry Grey, 1st Duke of Kent의 네 번째 딸인 Lady Anne de Grey였고, 그의 아버지는 William Cavendish, 2nd Duke of Devonshire의 셋째 아들인 Lord Charles Cavendish였습니다. 가족은 그 계통을 8세기에 걸쳐 Norman 시대까지 추적할 수 있었으며, 영국의 많은 귀족 가문과 밀접하게 연결되어 있었습니다. Henry의 어머니는 1733년에 사망했으며, 둘째 아들 Frederick의 출생 3개월 후, Henry의 두 번째 생일 직전이었으며, Lord Charles Cavendish에게 두 아들을 양육할 책임을 남겼습니다. Henry Cavendish는 "The Honourable Henry Cavendish"로 통칭되었습니다.
11세부터 Henry는 런던 근처의 사설학교인 Newcome's School에 다녔습니다. 1748년 11월 24일 18세의 나이에 그는 현재 Peterhouse로 알려진 St Peter's College의 Cambridge 대학교에 입학했지만, 1751년 2월 23일 3년 후에 당시 일반적인 관행인 학위 없이 퇴학했습니다. 그 후 그는 런던에서 아버지와 함께 살았으며, 곧 자신의 실험실을 가지게 되었습니다.
Lord Charles Cavendish는 처음에 정치에, 그 다음에는 점점 더 과학, 특히 런던의 Royal Society에 인생을 바쳤습니다. 1758년에 그는 Henry를 Royal Society의 회의와 Royal Society Club의 저녁 식사에 데려갔습니다. 1760년에 Henry Cavendish는 이 두 단체 모두에 선출되었으며, 그 후 그는 적극적으로 참석했습니다. 그는 정치에 거의 참여하지 않았지만, 연구와 과학 조직의 참여를 통해 아버지를 따라 과학에 입문했습니다. 그는 1765년에 선출된 런던 Royal Society의 Council에서 활동했습니다.
과학 기구 사용에 대한 그의 관심과 전문 지식은 그가 Royal Society의 기상 기구를 검토하고 Royal Greenwich Observatory의 기구를 평가하는 데 도움이 되는 위원회를 주도하게 했습니다. 그의 첫 논문인 Factitious Airs는 1766년에 나타났습니다. 그가 참석한 다른 위원회에는 Royal Society의 Philosophical Transactions에 게재할 논문을 선택하는 논문 위원회, 1769년 Venus의 통과를 위한 위원회, 1774년 산의 중력 인력, 그리고 1773년 Constantine Phipps의 북극과 북서 통로 탐사를 위한 과학 지침 위원회가 포함되었습니다. 1773년에 Henry는 아버지와 함께 British Museum의 선출된 trustee가 되었으며, 그곳에 상당한 시간과 노력을 바쳤습니다. Royal Institution of Great Britain이 설립된 직후, Cavendish는 1800년에 관리자가 되었으며 특히 실험실에서 적극적인 관심을 가졌으며, 그곳에서 그는 Humphry Davy의 화학 실험을 관찰하고 도움을 주었습니다.
화학 연구
아버지의 사망 무렵, Cavendish는 Charles Blagden과 긴밀하게 협력하기 시작했으며, 이는 Blagden이 런던의 과학 사회에 완전히 진출하는 데 도움이 되었습니다. 대신, Blagden은 세상을 Cavendish로부터 거리를 두는 데 도움을 주었습니다. Cavendish는 책을 출판하지 않았고 논문도 거의 발표하지 않았지만, 많은 성과를 이루었습니다. 역학, 광학, 자기학을 포함한 여러 연구 분야가 그의 원고에 광범위하게 포함되어 있지만, 그의 발표된 작품에는 거의 포함되지 않습니다. Cavendish는 예를 들어 Joseph Priestley, Joseph Black, Daniel Rutherford와 함께 18세기와 19세기의 소위 "기체 화학자"중 한 명으로 여겨집니다. Cavendish는 특정 산이 특정 금속에 작용하여 생성되는 명확하고, 특이하며, 매우 가연성인 기체를 발견했으며, 이를 "가연성 공기"라고 칭했습니다. 이 기체는 수소이며, Cavendish는 이것이 물에서 2대 1로 비례한다고 올바르게 추측했습니다.
Robert Boyle과 같은 다른 사람들이 이전에 수소 기체를 준비했지만, Cavendish는 일반적으로 그 원소 성질을 인식한 것으로 인정받습니다. 1777년에 Cavendish는 포유류가 내뱉는 공기가 Joseph Priestley가 예측한 "phlogisticated air"가 아니라 "fixed air" 이산화탄소로 전환된다는 것을 발견했습니다. 또한, 알칼리를 산에 녹임으로써, Cavendish는 이산화탄소를 생성했으며, 이를 물이나 수은에 역으로 채워진 병에 다른 기체와 함께 수집했습니다. 그 후 그는 물에서의 용해도와 비중을 측정했으며, 그들의 가연성을 주목했습니다. 그는 1778년 논문 "General Considerations on Acids"에서 호흡 가능한 공기가 산성을 구성한다고 결론지었습니다. Cavendish는 이 논문으로 Royal Society의 Copley Medal을 받았습니다. 기체 화학은 18세기 후반에 점점 중요해졌으며, 화학 혁명으로 알려진 프랑스인 Antoine-Laurent Lavoisier의 화학 개혁에 결정적이 되었습니다.
1783년에 Cavendish는 유디오메트리(호흡에 적합한 기체의 품질을 측정하는 것)에 관한 논문을 발표했습니다. 그는 자신의 발명품인 새로운 유디오메터를 기술했으며, 다른 사람들의 손에 부정확했던 기체를 무게로 측정하는 방법을 사용하여 지금까지 가장 좋은 결과를 달성했습니다. 그 후, Priestley가 1781년에 수행한 실험의 반복 후, Cavendish는 수소를 "dephlogisticated air" 공기에서 연소하여 순수한 물을 생성하는 논문을 발표했으며, 연소 과정은 현재 산소로 알려져 있습니다. Cavendish는 물이 합성되는 것이 아니라 수소의 연소가 공기에서 물을 응축시킨다고 결론지었습니다. 일부 물리학자들은 수소를 순수 phlogiston으로 해석했습니다. Cavendish는 1783년 3월 이전에 자신의 발견을 Priestley에게 보고했지만, 다음 해까지 발표하지 않았습니다. 스코틀랜드 발명가 James Watt는 1783년에 물의 구성에 관한 논문을 발표했습니다. 누가 먼저 발견했는지에 대한 논쟁이 뒤따랐습니다.
1785년에 Cavendish는 일반적인, 즉 대기 공기의 구성을 조사했으며, 인상적으로 정확한 결과를 얻었습니다. 그는 수소와 보통 공기가 알려진 비율로 결합되고 전기 불꽃으로 폭발하는 실험을 수행했습니다. 또한, 그는 대기 공기 샘플에서 현대 용어로 산소와 질소 기체를 모두 제거할 수 있었던 실험을 기술했으며, 원래 샘플에 반응하지 않은 작은 기체 거품만 남았습니다. 그의 관찰을 사용하여, Cavendish는 phlogisticated air(질소)와 dephlogisticated air(산소)의 양을 결정했을 때, 질소의 원래 부피의 1/120에 해당하는 부피의 기체가 남았음을 관찰했습니다. 신중한 측정을 통해 그는 "common air consists of one part of dephlogisticated air"라고 결론지었습니다.
1890년대, 약 100년 후 두 명의 영국 물리학자 William Ramsay와 Lord Rayleigh는 새로 발견한 불활성 기체인 argon이 Cavendish의 문제가 되는 잔여물에 책임이 있다는 것을 깨달았습니다. 그는 실수를 하지 않았습니다. 그가 한 것은 표준화된 기구와 방법을 사용하여 재현 가능한 결과를 목표로 엄격한 정량적 실험을 수행하는 것이었습니다. 여러 실험의 결과 평균을 취했습니다. 그리고 오차의 원인을 식별하고 허용했습니다. 그가 사용한 저울은 Harrison이라는 장인이 만든 것이었으며, 18세기 정밀 저울의 첫 번째 것이었고, Lavoisier의 것만큼 정확했으며, 400,000 중 1로 측정하는 것으로 추정되었습니다. Cavendish는 그의 기구 제작자들과 함께 작업했으며, 일반적으로 완전히 새로운 것을 발명하기보다는 기존 기구를 개선했습니다.
Cavendish는 위에서 표시한 바와 같이 화학에서 오래된 phlogiston 이론의 언어를 사용했습니다. 1787년에 그는 Lavoisier의 새로운 antiphlogistic 이론으로 개종한 프랑스 밖의 가장 초기 중 한 명이 되었지만, 그는 새로운 이론의 명명법에 대해 회의적이었습니다. 그는 또한 Lavoisier의 열의 물질적 또는 기본적 기초를 가진 식별에 반대했습니다. Newtonian 메커니즘의 틀 내에서 작업하면서, Cavendish는 1760년대에 열의 성질 문제를 해결했으며, 열을 물질의 운동의 결과로 설명했습니다.
1783년에 그는 수은이 얼어붙는 온도에 관한 논문을 발표했으며, 그 논문에서 잠열의 개념을 사용했지만, 그것이 열의 물질 이론의 수용을 의미한다고 믿었기 때문에 그 용어를 사용하지 않았습니다. 그는 1784년 공기에 관한 논문에서 자신의 반대를 명시했습니다. 그는 열의 일반 이론을 개발했으며, 그 이론의 원고는 1780년대 후반으로 설득력 있게 추정되었습니다. 그의 이론은 한번에 수학적이고 기계적이었습니다. 그것은 나중에 에너지 보존의 사례로 이해되는 열 보존의 원리를 포함했으며, 열의 기계적 등가물의 개념(라벨은 아니지만)도 포함했습니다.
지구의 밀도
아버지의 사망 후, Henry는 런던에 다른 집을 사고 또한 당시 런던의 남쪽에 위치한 Thomas Cubitt이 지은 Clapham Common의 집을 사았습니다. 런던 집에는 대부분의 도서관을 포함했으며, 그는 대부분의 기구를 Clapham Common에 보관했으며, 그곳에서 대부분의 실험을 수행했습니다. 가장 유명한 실험들은 1798년에 발표되었으며, 지구의 밀도를 결정하기 위한 것이었으며 Cavendish 실험으로 알려지게 되었습니다. Cavendish가 지구의 무게를 재기 위해 사용한 장치는 영국인 지질학자 John Michell이 만든 torsion balance의 변형이었으며, 그는 실험을 시작하기 전에 사망했습니다. 장치는 상자에 담겨 Cavendish에게 보내졌으며, 그는 1797-1798년에 실험을 완료하고 결과를 발표했습니다.
실험 장치는 torsion balance의 팔에서 매달린 2인치 1.61파운드 납 구의 쌍과 두 개의 훨씬 더 큰 고정 납 공(350파운드)으로 구성되었습니다. Cavendish는 둘 사이의 중력 인력을 측정하려고 했습니다. 그는 Michell의 장치가 온도 차이와 유도된 공기 흐름에 민감할 것이라고 느꼈으므로, 장치를 별도의 방에 격리하고 관찰을 위한 외부 제어 및 망원경으로 수정했습니다.
이 장비를 사용하여 Cavendish는 torsion balance의 진동 주기에서 구들 사이의 인력을 계산했으며, 그 후 이 값을 사용하여 지구의 밀도를 계산했습니다. Cavendish는 지구의 평균 밀도가 물의 그것보다 5.48배 더 크다는 것을 발견했습니다. John Henry Poynting은 나중에 데이터가 5.448의 값으로 이어져야 했으며, 실제로 그것이 Cavendish가 그의 논문에 포함한 29개의 결정값들의 평균값이라고 언급했습니다. Cavendish 실험에서 특별한 점은 모든 오류 원인과 실험을 방해할 수 있는 모든 요인의 제거였으며, 놀랍도록 작은 인력인 납 구의 무게의 1/50,000,000만을 측정하는 정밀도였습니다. Cavendish가 얻은 지구의 밀도에 대한 결과는 현재 받아들여지는 수치의 1% 이내입니다.
Cavendish의 업적은 다른 사람들이 중력 상수 G와 지구의 질량에 대한 정확한 값을 얻도록 했습니다. 그의 결과를 바탕으로, 현대값 6.67428 × 10−11N-m2/kg2와 호의적으로 비교하는 6.754 × 10−11N-m2/kg2의 G 값을 계산할 수 있습니다.
책들은 종종 Cavendish의 업적을 G 또는 지구의 질량의 측정으로 설명합니다. 이들이 지구의 밀도와 자명한 대수 관계의 웹으로 관련되어 있기 때문에, 이 원본들 중 어느 것도 틀리지 않았지만, 그들은 Cavendish의 정확한 단어 선택과 일치하지 않으며, 이 실수는 여러 저자들에 의해 지적되었습니다. Cavendish의 명시된 목표는 지구의 밀도를
