Эпинус турмалин

Эпинус турмалин

  • В книжной версии

    Том 35. Москва, 2017, стр. 411-412

    Скопировать библиографическую ссылку:

    ЭПИ́НУС (Aepinus) Франц Уль­рих Тео­дор [13.12.1724, Рос­ток – 10(22).8.1802, Дерпт], рос. и нем. фи­зик, ас­тро­ном и ма­те­ма­тик, акад. Прус. АН (1755) и Пе­терб. АН (1756). Учил­ся в Рос­ток­ском и Йен­ском ун-тах. Проф. Бер­лин­ско­го ун-та (1755). С 1757 в Рос­сии. Обу­чал на­след­ни­ка пре­сто­ла (бу­ду­ще­го имп. Пав­ла I) фи­зи­ке и ма­те­ма­ти­ке. Раз­ра­бо­тал про­ект ор­га­ни­за­ции низ­ше­го и сред­не­го об­ра­зо­ва­ния в Рос­сии. Воз­глав­лял (1765–98) шиф­ро­валь­ную служ­бу Рос­сии. Осн. на­уч. тру­ды в об­лас­ти ас­тро­но­мии, элек­три­че­ст­ва и маг­не­тиз­ма. Ор­га­ни­зо­вал и про­вёл (1753) на­блю­де­ния про­хо­ж­де­ния Мер­ку­рия по дис­ку Солн­ца. От­крыл (1756) яв­ле­ние пи­ро­элек­три­че­ст­ва в кри­стал­лах тур­ма­ли­на. Впер­вые в ми­ре объ­яс­нил яв­ле­ния элек­тро­ста­тич. ин­дук­ции и по­ля­ри­за­ции, вы­дви­нул пред­по­ло­же­ния, ле­жа­щие в ос­но­ве за­ко­на Ку­ло­на. По­стро­ил пер­вый ах­ро­ма­тич. мик­ро­скоп.

    Эпинус (Aepinus) Франц Ульрих Теодор (02.12.1724 г., Росток, – 10.08.1802 г., Дерпт, ныне Тарту], русский физик, чл. Петербургской АН (1756). По национальности немец.

    Учился в Ростокском и Йенском университетах, по окончании которого получил степень доктора медицины от Ростокского университета и сделался в нем же приват-доцентом. В 1755 году получил должность профессора Берлинского университета, и по 1757 год был профессором астрономии при берлинской академии наук и астрономом берлинской обсерватории.

    Первыми сочинениями Эпинуса, были: «De curvis in quibus corpora gravitate naturall agitata ea lege descendunt, ut quantitatum descensus metiatur quaevis potestas tomporis» (Росток, 1747); «Demonstrationes primariarum quarund. aequationibus algebraids competent proprietatum» (там же, 1752); «De integratione et separatione variabilium in aequationibus differentialibus duas variabiles continentibus» (там же, 1750).

    В период с 1750 по 1756 годы он открыл и изучил явление пироэлектричества в кристаллах турмалина (1756 г.), которое описал в работах «De la figure des supports d’une voute» («Mémoires de l’Académie des sciences de Berlin», 1756); «Quelques nouvelles expériences électriques remarquables» (Некоторые замечательные новые впечатления о электрические) (там же, 1756); «Sur Pusage du mycromètre» (там же, 1756).

    В 1757 г. он был приглашен в СПб. академию наук на должность профессора физики, на которой оставался до 1798 г., принял русское подданство.

    Учено-литературная деятельность Эпинуса в России началась помещением в академических изданиях популярных статей: «Размышления о возврате комет, с кратким известием о ныне явившейся комете» («Ежемесячные сочинения к пользе и увеселению служащих», 1757, II); «Рассуждение о некоторых новых способах, принадлежащих к поправлению магнитных стрелок и морского компаса» («Сочинения и переводы к пользе и увеселению служащих», 1758, II); «Краткое известие о новоизобретенном способе к умножению силы в натуральных магнитах» (там же, 1759, I); «Известие о наступающем прохождении Венеры между солнцем и землей» (там же, 1760, II); «О строении поверхности луны и о происхождении неровностей оные от внутреннего огня» («Академич. Известия на 1781 г.», VIII). Затем последовали ученые работы: «Descriptio ас explicatio novorum quorundam experimentorum electricorum» («Novi» Commentarii Academiae scientiarum Imperialls Petropolitanae», VII, 1761); «Observatio optica de mutabilitate diametri apparentis foraminis angusti, oculo propinqui» (там же); «Emendatio microscopil solaris» (там же, IX, 1764); «Dissertatio de experimento quodam magnetico celeberr. domini Du Fay, descripto in Commentariis Acad. scient. Paris, a. 1760» (там же); «Additamentum ad dissertationem de expérimento magnetico celeberr. dom. Da Fay, continens noya expérimenta magnerica detecta et explicata» (там же); «Dissertatio astronomica de effectu parallaxeos in transitu planetarom sub sole» и «Dissertatio II» (там же); «De electricitate barometrorum disquisitio» (там же, XII, 1768); «Examen theoriae magneticae a celeberr. Tob. Mayero propositae» (там же), «Discriptio novi phaenomeni electrici detecti in chrysolitho sive smaragdo Brasiliensi» (ib.). Отдельно в СПб. были напечатаны сочинения Э.: «Tentamen theoriae electricitatis et magnetismi» (1759), «Recueil des différents mémoires sur le Tourmaline» (1762); «Description des nouveaux microscopes, inventés par Mr. Aepinus» (1786); «Beschreibung d. Weitgebäudes» (1770; русский перевод, 2-е изд., 1783). В торжественных собраниях петербургской академии наук Э. были произнесены следующие речи: «Sermo academicus de similitudine vis electricae atque magneticae» (1758; также и в русском переводе); «Cogitationes de distributione caloris per tellurem» (1761; также в переводах на языки русский и французский); «Ahhandlung von den Luft-Erscheinungen» (там же, 1763, и в русском переводе).

    Присутствуя в публичном заседании академии 2 июля 1763 г., в котором была произнесена третья из перечисленных речей Эпинуса, императрица Екатерина II имела возможность познакомиться с ним. Через два года в 1765 году Екатерина и назначила Эпинуса воспитателем великого князя наследника престола (Павлу I), которому он преподавал физику и математику.

    С тех пор академическая деятельность Эпинуса почти прекратилась, как это можно видеть и из приведенного списка его сочинений. Екатерина II возлагала на него поручения, имеющие общегосударственное значение. В 1780 г. он должен был, по её желанию, составить план замышляемого против Англии вооруженного нейтралитета.

    Годом или двумя позже Эпинус составил записку об организации в России низшего и среднего школьного образования. В этой записке под заглав. «Plan des wirklichen Stats-Baths Hrn. Aepinus» («Записки Императорской Академии Наук», LIV, 1887) он рекомендовал как образец австрийскую учебную систему. Проект его был принят, и в сентябре 1782 г. была основана комиссия для учреждении училищ, в число членов которой вошел и Эпинус. Как один из самых деятельных членов комиссии, Эпинус должен был отдавать ей очень много времени и труда. Комиссия выработала в 1786 г. «устав о народных училищах», утвержденный императрицей. Предполагалось открыть в губернских городах главные училища, в уездных – малые, причем и те, и другие имели довольно разнообразный круг предметов обучения; но для новых училищ не было назначено никаких средств, обязанность содержания их возлагалась на приказы общественного призрения. Да и охотников учиться оказывалось немного; местные власти должны были прибегать к разным принудительным средствам, чтобы навербовать достаточное число учащихся; в число учеников новых училищ очень редко попадали «благородные». Огромное большинство учеников «главных училищ» были дети купцов, мещан и солдат, которые не находили нужным доводить их до окончания курса; старшие классы почти пустовали. Еще хуже обстояло дело с «малыми народными училищами»; потребность в образовании чувствовалась в небольших городах еще слабее, а открытие школ поставлено было в зависимость от щедрости местных городских дум. На первых порах малых училищ открылось сразу довольно много, но скоро думы начали тяготиться содержанием училищ; не только новых школ открывалось гораздо меньше, но и раньше открытые стали местами закрываться. Приходилось преодолевать и сопротивление местных обывателей. Так, в 1790 г. обыватели Лебедяни, Шацка, Спасена и Темникова подали губернской власти, следующие почти одинаковые заявления: «купецких и мещанских детей в школах не состоит, да и впредь к изучению в училища отдавать детей мы не намерены. Того ради содержать училища желания нашего не состоит и мы не видим для себя от оных пользы». Училища были закрыты. Козловский купец, смотритель местного училища, шел еще дальше: он находил, что вообще все училища вредны и что «оные полезно повсеместно закрыть». О развитии в это время народного образования можно судить по следующим цифрам:[1]

    Читайте также:  Как зимуют пауки в средней полосе
    Годы Число
    Училищ Учащих Учащихся
    1786 40 136 4398
    1790 269 629 16525
    1793 311 738 18297
    1797 285 664 15628
    1800 315 790 19915

    В духовных школах в 1783 г. училось 11329, в 1807 г. – 24167 чел. В общем один школьник приходился приблизительно на 800 душ.

    Не удивительно, что ученые и академические занятия отошли для Эпинуса на задний план.

    После переезда в Россию ему удалось напечатать в Германии только следующие сочинения: «Demonstration du théorème de Harriot etc.» («Mémoires de l’Académie des Sciences de Berlin» 1758); «Ueber d. Bau d. Mondfläche usw.» («Schriften der Gesellschaft naturforschender Freunde», Берлин, II); «Descript. acuum magneticar. noviter inventarum etc.» («Acta Academ. Mogunt.», II); «Vorschlag, ein Fernrohr als Mikroskop zu gebrauchen» («Göttingischer gelehrter Anzeiger», 1784).

    Значительнейшей из заслуг Эпинуса перед физикой было его участие в создании теории электрической индукции. Его главное сочинение по физике «Новое и т. д.» (Tentamen etc.) явилось вследствие этого для своего времени делающим эпоху и притом в одинаковой степени, как для электричества, так и для магнетизма. Опираясь – на идеи Б. Франклина и И. Ньютона, он разработал теорию электрических и магнитных явлений, подчеркнув их сходство. Как на замечательное, следует указать также и на его изучение электрических свойств турмалина, составившее предмет уже упомянутого выше его другого сочинения. Эпинус впервые объяснил явления электростатической индукции, поляризации, предложил идею электрофора, предсказал колебательный характер разряда лейденской банки. Построил первый ахроматический микроскоп (ок. 1784 г).

    Краткую биографию Эпинуса см. в статье «Vie de François-Ulric-Théodore Aepinus» («Nova Acta Academiae scientiarum Impenalis Petropolitanae», см).

    Биографические материалы подготовил Вадим Врачев.

    Источники:

    1. Ст. В.В. Бобынина, «Эпинус» – Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона (ЭС БиЭ), CD: (Р) 2002 IDDK, (С) 2002 Мультмедиа–издательство «Адепт».

    2. Ст. О. А. Лежневой, «Эпинус» – Большая Советская Энциклопедия (БСЭ), DVD-Soft, ООО «Сигма», г. С–Пб, 2003 г.

    Примечания.

    [1] См. ст. П. Мижуева «Россия. Просвещение: Учебное дело», гл. 1) Исторический очерк развития учебного дела в России, в ЭС БиЭ.

    Турмалин в аквариуме

    Любите ли вы аквариумные растения так, как полюбил их я? Хотите ли вы получать максимум от своего травника? Если да, то эта статья для вас!

    Разговор о применении турмалина нужно начать с того, что вокруг этой темы кружится целая инфраструктура шарлатанов. Наверное, многие из вас видели в продаже: турмалиновое мыло, турмалиновые расчески, пояса, стельки и прости господи – турмалиновые трусы! В добавок ко всему, оккультные личности наделяют этот кристалл магическими свойства, да такими, что порой дух захватывает от эзотерическо-турмалинового эффекта =)

    Весь этот флуд служит ширмой, некой завесой над истиной тайной турмалина. При подготовке данного материала пришлось здорово посидеть пару суток и переработать тонны глупостей, которые выдавал Яндекс.Поиск по запросам о свойствах турмалина. Тем не менее, штудируя научную литературу по физике и химии: книги, доклады, диссертации. мне удалось докопаться до истины. На основе изученных материалов, мне бы хотелось поделиться с аквариумным сообществом информацией. В аквариумистике, природа турмалина также не раскрыта, как и в других сферах, в аквариумистике развит только лишь субъективный скептицизм. Что же, далее представлена сугубо научная информация.

    Читайте также:  Белый соболь животное

    Турмалин – минерал из группы алюмосиликатов переменного состава. Существует множество разновидностей турмалина. Нас интересует Шерл. Шерл (от нем. Schörl) – чёрный, также шерлит – минерал подкласса кольцевых боросиликатов, разновидность турмалина, отличающаяся наличием в кристаллической решётке натрия и двухвалентного железа. Непрозрачен (в отличие от других разновидностей турмалина). Обладает насыщенным чёрным цветом, что обусловлено присутствием атомов железа. Используется в промышленности (в основном, как пироэлектрик и пьезоэлектрик) и, ограниченно, в ювелирном деле и для изготовления поляризационных фильтров в оптике.

    Химическая формула минерала Шерла — NaFe2+3Al6Si6O18(BO3)3(OH)4. В качестве примесей вместо двухвалентного железа могут выступать магний, марганец и трёхвалентное железо.

    На первый взгляд, кажется что – ага, двухвалентное железо! Вот зачем в аквариуме нужен Шерл. Но, нет. Это не совсем так, ибо есть другие более легкие и дешевые способы внесения Fe2+ в аквариум. В данном случае, это свойство Шерла – дополнительная приятная опция.

    ADA Tourmaline BC

    Впервые, «аквариумную лихорадку» вокруг турмалина Шерл посеял многим известный маэстро Такаши Амано, выпустив продукт – ADA Tourmaline BC, состоящий из порошка турмалина Шерл и пудры активированного бамбукового угля. По статистическим данным компании, этот продукт популярен и получил свое признание в Мире. Однако, отечественного аквариумиста отпугивает цена, ну и на фоне этого скептицизм. На момент написания статьи стоимость ADA Tourmaline BC – 1750 рублей (АкваЛого) за 100 грамм. В "Китае" можно поискать порошок турмалина в надцать раз дешевле. На Алиэкспресс, например, однозначно продают шерл в камнях, но их надо молоть в мельнице до состояния пудры.

    Далее прошу вас посмотреть ролик ADA, в котором рассказывается и показывается применение турмалина. Таймер видео 5:21 (перемотайте).

    Из ролика, мы можем понять, что Шерл – это не только концентрат микро-элементов для растения, но и стимулятор – создающий слабые электрические импульсы, которые, в свою очередь обладают биогенными свойствами по отношению к растениям, корням и аквариуму в целом. Но так ли это на самом деле?! А главное, за счет чего это возможно, если возможно?!

    Углубимся в природу турмалина. Ниже, я постараюсь донести материал в максимально упрощенной форме, дабы избежать непонимания и излишней размытости. Тем читателям, которые хотят досконально изучить суть и природу турмалина, в конце статьи, я оставлю ссылки на литературу.

    Пироэлектрики (от др.греч. – огонь) – кристаллические диэлектрики, обладающие спонтанной (самопроизвольной) поляризацией, то есть поляризацией в отсутствие внешних воздействий.

    Пироэлектричество – это свойство некоторых диэлектрических кристаллов изменять величину электрической поляризации при изменении температуры. В результате нагревания или охлаждения пироэлектрического кристалла на его гранях появляются электрические заряды.

    Кристаллы пироэлектрических веществ – диэлектрики, обладающие самопроизвольной (спонтанной) электрической поляризацией. Так как пироэлектрические явления относятся к векторным, то пироэлектрическими свойствами должны обладать кристаллы диэлектриков десяти полярных классов: 1, 2, 3, 4, 6, m, mm2, 3m, 4mm, 6mm.

    Пироэлектрический эффект был впервые обнаружен на кристаллах турмалина (класс 3m). Было замечено, что на белой бумаге, на которой долго лежали кристаллы, пыль собиралась особенно интенсивно около концов кристалла. Этот эффект объясняется тем, что при колебаниях комнатной температуры на концах кристалла появляются заряды, к которым и притягивались пылинки.

    Это же явление было весьма наглядно и эффективно подтверждено опытом Кундта в 1883 году, который заключается в опылении кристаллов турмалина смесью порошка серы и сурика (Pb3O4), попущенной через шёлковое сито. Так как частицы этих минералов при трении о шелк наэлектризовываются по-разному, то красный сурик и жёлтая сера притягиваются к разным концам кристалла турмалина (отвечающим концам оси 3-го порядка), подтверждая этим появление противоположных зарядов на концах нагретого кристалла. Знание знаков заряда порошков (у серы «–», у сурика «+») позволило установить характер электризации турмалина. При охлаждении такого же кристалла знаки поляризации меняются на противоположные.

    Такие свойства пироэлектриков используются, например, в приборах точного учета колебаний температуры. А также в других сферах.

    Некоторые цифры. Пластинка турмалина, толщиной 1 мм, имеет γ= 1,3*10 -5 Кл/м 2 *К. Регистрирует изменение температуры 10 -5 C. При нагреве на 10C на ней образуется заряд с поверхностно плотностью 5*10 -5 Кл*м 2 , что соответствует разности потенциала между гранями

    1,2кВ. У сегнетоэлектриков пироэлектрический коэффициент на 1-2 порядка больше, чем у турмалина.

    Некоторые значения γ при 20 C.

    Турмалин 1,3*10 -5

    Сульфат лития 3*10 -4

    Ниобат лития 2*10 -3

    Танталат лития 1*10 -4

    Титанат бария (0,5-1)*10 -3

    Сегнетокерамика 5*10 -5

    Кроме того, каждый пироэлектрический кристалл является пьезоэлектриком. Изменение температуры кристалла вызывает деформацию, а следом идет пьезоэлектрическая поляризация, накладывающаяся на поляризацию, вызванную пироэффектом. То есть имеет место “первичный” (“истинный”) пироэффект и “вторичный” или “ложный” пироэффект.

    Пьезоэлектрики – диэлектрики, в которых наблюдается пьезоэффект, то есть те, которые могут либо под действием деформации (сдавливания/растяжения) индуцировать электрический заряд на своей поверхности (прямой пьезоэффект), либо под влиянием внешнего электрического поля, температуры деформироваться (обратный пьезоэффект). Оба эффекта открыты братьями Жаком и Пьером Кюри в 1880—1881 гг.

    Читайте также:  Соколов балобанов

    Пьезоэлектрики широко используются в современной технике в качестве элемента датчика давления. Существуют пьезоэлектрические детонаторы, источники звука огромной мощности, миниатюрные трансформаторы, кварцевые резонаторы для высокостабильных генераторов частоты, пьезокерамические фильтры, ультразвуковые линии задержки и др. В быту можно наблюдать пьезоэффект, например, в зажигалке, где искра образуется от нажима на пьезопластинку, а также при медицинской диагностике с помощью УЗИ, в которой используются пьезоэлектрические источник и датчик ультразвука.

    Из сказанного мы получаем, что есть кристаллы пироэлектрики – «вырабатывающие ток» при нагревании и пьезоэлектрики – «вырабатывающие ток» при сжатии/растяжении. При этом пироэлектрики всегда являются и пьезоэлектриками, но пьезоэлектрики не всегда пироэлектрики.

    Таких пиро-пьезоэлектриков достаточно много: некоторые линейные минералы (турмалин), сегентоэлектрики, сахар, аминокислоты, кварц и т.д.

    Интересная инфографика объясняющая на пальцах

    суть пьезоэлектриков

    Разбираясь в колдовстве Такаши Амано понятно, почему он выбрал именно Шерл – природный линейный диэлектрик, обладающий необходимым для растений электрическим импульсом с плюшками ионов Fe2+. Однако, в процессе написания материалы мне пришлось изрядно потрудится, чтобы развенчать свой собственный скепсис в отношении турмалина. Дело в том, что турмалин – полудрагоценный камень, стоимость которого, достаточно велика. Понятно, что мы не сможем использовать сахар, другие вещества в силу их свойств, которые не приемлемы в аквариуме. Но кварц! Почему скажем Такаши Амано не использовал кварц!? Ведь тот же кварцевый песок – дешевый строительный материал, содержащий 95% кварца!

    То, что кварц является стопроцентным пьезоэлектриком – бесспорно. Но, в редких источниках также звучало, что кварц является и пиролектриком. То есть, тем материалом, который нам нужен в аквариуме – дает ток, не только при деформации, но при нагреве… Как так-то!? Получается, что Такаши Амано – шарлатан!?

    Честно говоря, на каком-то этапе изучения вопроса, было полное разочарование, я уныло листал инфу, понимая, что Амановский турмалин – это очередной фейк.

    Спустя время, все же пытливость ума заставила задуматься – ну, неужели Амано будет из-за ежесекундной выгоды, так позориться и продавать баланду?! Второй момент, который меня приободрил, стало умозаключение: если кварц – это пироэлектрик, то летом на пляже все бы наши милые девушки и брутальные мужчины с начесом были бы, как шерстяные одуванчики! Ведь на пляже песок (95% кварц) с небольшими примесями, который солнцем нагревается и до 40, и до 50 градусов!

    Турмалин в аквариуме

    Значит кварц – все же не пироэлектрик! Но почему же тогда, проскальзывает информация об этом. Добравшись до глубин природы кварца, были сделаны выводы, что все же не каждый кварц обладает хорошим даже пьезоэффектом: примеси, структурные дефекты кристаллов кварца, нивелируют эти свойства. Тем не менее, этим ответом, я не удовлетворился, кварцевый песок дешевый и пусть он «слабый», но нам же не жалко его насыпать в аквариум… хоть десять килограмм, хоть двадцать… лишь бы он «работал» на благо растений.

    Пришлось грызть гранит науки дальше! И вот, где-то в самых потаенных закоулках интернет-вселенной была добыта следующая информация:

    Как электрическое явление пироэффект был квалифицирован около 200 лет тому назад Эпинусом. Однако основные аспекты симметрии и физический механизм пироэффекта были описаны только в начале двадцатого века Фогтом. Кроме кристаллов группы турмалина, появление «электрического отклика» при изменении температуры наблюдалось и в кварце, в котором нет векторного полярного электрического момента (кварц – непироэлектрик, но пьезоэлектрик). Объяснение «пироэффекта в кварце» было дано только около 15лет назад, когда было установлено, что «искусственное пироэлектричество» может проявиться при определенных граничных условиях во всех пьезоэлектрических классах кристаллов, как следствие искусственно созданной диссимметрии.

    Еще можно сказать, что кристаллический кварц не является пироэлектриком, но индицирование электрического поля при свободной деформации кристалла за счёт термического расширения реализуется через пьезоэлектрический эффект.

    Что это означает, если упростить сказанное. А значит – это то, что турмалин – это истинный пироэлектрик. То есть, вырабатывает электрические импульсы от воздействия температуры, даже без деформации (доказано научными опытами), механическая деформация или деформация кристаллической решетки турмалина вследствие нагревания дает лишь вторичный пьезо-пироэффект (а в совокупности суммарное электричество). Кварц – только пьезоэлектрик, «работает» только от деформации, которую можно вызвать, в том числе термическим воздействием на структуру кристалла кварца. Таким образом, «ложный пироэффект» в кварце, по сути, является пьезоэффектом.

    Чтобы получить из кварца маломальское «ложное пироэлектричесвто» его нужно хорошенько нагреть. То есть, речи о получения пироэффекта от небольших температурных колебаний из кварца не идет. Собственно поэтому мы ничего не получим от добавления кварцевого песка или даже чистых кристаллов кварца в аквариум. В общем, именно поэтому девушки на пляже не выглядят, как шерстяные ежики, даже при относительно сильном нагреве кварцевого песка.

    Данные пироэффекта при температуре 20 С, по различным минералам:

    Минерал

    Диэлектрическая проницаемость, ε

    Пирокоэффициент р, Кл/см 2 К

    Электрическое напряжение, кВ

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock detector