Современная химия




ДЖИОК (Giauque), Уильям Фрэнсис

джиок (giauque), уильям фрэнсис

Американский химик Уильям Фрэнсис Джиок родился в г. Ниагара-Фоле, штат Онтарио, Канада, и был старшим из трех сыновей Изабеллы Джейн Джиок (в девичестве Дункан) и Уильяма Текумсе Шермана Джиока, имевших гражданство США. До 1908 г. семья жила в Мичигане, но после смерти отца Джиока они вернулись в Канаду. По окончании Ниагара-Фолсского академического института Джиок в течение двух лет работал в лаборатории компании «Хукер электрокемикал» в Ниагара-Фоле. Решив стать инженером-химиком, он поступил в Калифорнийский университет в Беркли, а в 1920 г., с отличием сдав экзамены, получил степень бакалавра по химии.

Оставленный на работе в Беркли, Джиок продолжил фундаментальные исследования под руководством выдающихся химиков Дж.Н. Льюиса и Г.Е. Гибсона. За диссертацию, посвященную исследованиям свойств материалов при сверхнизких температурах, Джиок в 1922 г. была присуждена докторская степень по химии и физике. Сразу же после этого он становится преподавателем химического факультета в Беркли, где и оставался на протяжении всей своей научной карьеры, став в 1927 г. ассистент-профессором, в 1930 г. – адъюнкт-профессором, в 1934 г. – полным (действительным) профессором и в 1962 г. – почетным профессором.

Интересы Джиока концентрировались на свойствах и поведении материи при сверхнизких температурах, на тех областях науки, которые затрагивали принципы термодинамики. Термодинамика рассматривает свойства систем в равновесных условиях и превращение тепла в механическую, химическую и электрическую энергию. Этот раздел физики был развит в XIX в. в процессе конструирования эффективных машин, в которых горячие газы использовались для совершения полезной работы.

Первое начало термодинамики, т.е. закон сохранения энергии, гласит, что энергия может переходить из одной формы в другую, но не может ни появляться, ни исчезать. Второе начало термодинамики предсказывает, будет ли спонтанно протекать химическая реакция или какой-либо физический процесс. Математическое выражение второго начала (закона) использует концепцию энтропии, которая количественно характеризует меру неупорядоченности системы. Природные процессы постоянно стремятся к необратимому состоянию с более высокой энтропией или к более высокой степени неупорядоченности. Третье начало термодинамики, сформулированное Вальтером Нернстом, гласит, что энтропия чистого кристаллического химического элемента равна нулю при температуре абсолютного нуля (обозначается как 0 К). В этих условиях молекулы вещества организованы определенным образом, и поэтому природные явления обычно не поддаются наблюдению.

В первом десятилетии XX в. температура около 1 К была достигнута в лабораторных условиях. Метод, предложенный датским физиком Хейке Камерлинг-Оннесом, основывался на испарении жидкого гелия при низкой температуре в вакууме. В 1924 г. Джиок предложил метод, который позволил получать даже более низкие температуры и который основывался на феномене, известном как адиабатическое размагничивание.

Адиабатическая система – это система, которая не получает теплоты извне и не отдает ее. Парамагнитные вещества, такие, как ионы редкоземельных и переходных металлов, содержат магнитные диполи благодаря спину неспаренных электронов. Джиок объяснял это так: «Их нормальное состояние – это состояние неупорядоченности, которое соответствует какой-то величине энтропии. Когда накладывается достаточно мощное магнитное поле, магнитики выстраиваются в линию и энтропия понижается». А так как любой процесс, сопровождающийся изменением энтропии, может быть использован для получения тепла или холода, то это привело Джиока к мысли, что адиабатическое размагничивание может дать возможность создать метод получения более низких температур, чем методы с использованием жидкого гелия.

В течение восьми лет Джиок и его сотрудники в Беркли конструировали оборудование, необходимое для адиабатического размагничивания. В 1933 г., используя сульфат гадолиния, Джиок и его коллега Дункан Макдугол достигли температуры, равной 0,25 К. Для измерения температуры ниже 1 К Джиок изобрел термометр, основанный на измерении электрического сопротивления аморфного углерода. Этот метод магнитного охлаждения предоставил дополнительные доказательства правильности третьего начала термодинамики и имел самое различное промышленное применение, включая улучшение качества каучуков, бензина и стекла.

Джиок сравнил значения энтропии, полученные методом адиабатического размагничивания, со спектроскопическими данными. Вместе со студентом Герриком Джонстоном он в Беркли спектроскопически идентифицировал два ранее неизвестных изотопа кислорода-17 и - 18. Ядра большинства атомов кислорода содержат 8 протонов и 8 нейтронов. Эти же изотопы кислорода содержали один или два дополнительных нейтрона, присутствие которых привело к незначительным, но важным изменениям их физических свойств. До открытия Джиока кислород-16 использовался химиками как стандарт для определения атомных весов. Открытие изотопов кислорода привело к изменению шкалы атомных весов. Вернер Гейзенберг предсказал, что молекулы водорода могут существовать в двух различных формах в зависимости от относительной ориентации молекулярных ядер. Экспериментальные наблюдения Джиока подтвердили это теоретическое предположение.

В течение второй мировой войны Джиок принимал участие в военных научных программах. Он сконструировал электромагниты с мощным полем и передвижные блоки для производства жидкого кислорода.

В 1949 г. Джиок был награжден Нобелевской премией по химии «за вклад в химическую термодинамику, особенно в ту ее область, которая изучает поведение веществ при экстремально низких температурах». По мнению члена Шведской королевской академии наук Арне Тиселиуса, который вручал награду, «достижения Джиока в области химической термодинамики и особенно его работа по поведению материи при низких температурах... является одним из наиболее важных вкладов в современную физическую химию».

После получения Нобелевской премии Джиок продолжал оставаться активным исследователем в Калифорнийском университете в области низких температур и лишь за год до смерти прекратил научную деятельность.

В 1932 г. Джиок женился на Мюриэль Фрэнсис Эшли, физике по специальности, проводившей ботанические исследования. Супруги имели двух сыновей. По мнению коллег, Джиок был настоящей «ломовой лошадью» и мало стремился вырваться из лаборатории и классной комнаты. «Я один из тех счастливых людей, которые находят удовольствие в своей работе», – сказал он однажды. Джиок умер 29 марта 1982 г. в г. Окленде (штат Калифорния).

Кроме Нобелевской премии, Джиок был награжден медалью Чарлза Фредерика Чендлера Колумбийского университета (1936), медалью Крессона Франклиновского института (1937) и медалями Уилларда Гиббса (1951) и Джилберта Ньютона Льюиса (1956) Американского химического общества. Он являлся членом американской Национальной академии наук, Американского философского общества, Американского химического общества, Американского физического общества и Американской академии наук и искусств.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Новинки полимеров:

ЛЕГКОФОРМУЕМЫЕ ПОЛИЛАКТИДЫ

News image

Данный компаунд позволяет обеспечить значительное сокращение продолжительности цикла литья (примерно наполовину) по сравнению с обычными полилактидн...

АМОРТИЗИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ИЗ ПОЛИЭФИРНЫХ ВОЛОКОН

News image

Пенополиуретан широко используется благодаря его высоким амортизирующим свойствам, продолжительному сроку службы и хорошей формуемости. Но, с другой...

ПЛЕНКИ С ПРОТЕИНОВЫМ ПОКРЫТИЕМ

News image

Трехлетний проект совместных исследований и внедрения нацелен на замену используемых ныне синтетических барьерных для кислорода пленок на протеиновы...

НОВЫЕ РАЗРАБОТКИ LANXESS НА МОСКОВСКОЙ ВЫСТАВКЕ

News image

LANXESS – один из самых современных крупных производителей полимеров, представляющих свой каучуковый бизнес в качестве основного. Компания продолжае...

Новые продукты оргсинтеза:

НОВЫЙ ГЕЛЬ ИЗЛЕЧИТ ОТ КАРИЕСА

News image

Институт медицинских исследований Франции объявил о положительных результатах тестирования своего инновационного метода лечения зубов. Гель, об изобретении которого было объявлено некоторое время...

НОВЫЕ ИНГИБИТОРЫ КОРРОЗИИ «КАЗАНЬОРГСИНТЕЗ»

News image

В августе 2010-го года в цехе 41-52 впервые в России и во всем СНГ для ОАО «Татнефть» была получена первая опытная партия нового продукта «ДОЭЭДА-70» (диоксиэтилэтилендиамина), применяемого для очис...

СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ НОМЕРНЫХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ

News image

Продукты органического синтеза и переработки нефти находят применение в различных сферах жизнедеятельности человека. Практика их применения чрезвычайно широка: они являются сырьём для получения разл...

Авторизация



YOU ARE HERE: Главная - Великие химики - ДЖИОК (Giauque), Уильям Фрэнсис

Великие химики:

КАРЛЕ (Karle), Джером

News image

Американский химик Джером Карле родился в Нью-Йорке, в семье Луиса Карле и Сэйди (Кан) Карфанкл. Он вырос в Бруклине и окончил там в 1933 г. среднюю...

ВААГЕ (Waage), Петер

News image

Норвежский химик Петер Вааге (правильнее – Воге) родился в г. Флеккефьорд. Изучал медицину и минералогию в университете Кристиании (ныне Осло); посл...

Институты химии:

Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН

News image

Распоряжением Академии Наук СССР от 09.04.1968 г. на основании Постановления СМ СССР от 21

Институт органической химии РАН

News image

Институт органической химии РАН был образован 23 февраля 1934 г. путем объединения нескольких лабораторий ведущих отечественных научных школ академи...