史蒂芬·黑尔斯
Stephen Hales
1677-1761


黑尔斯在1677年9月17日生于英国肯特郡。黑尔斯的研究主要集中于植物和动物生理学领域,他被认为是植物生理学的开创者。在研究植物的过程中,黑尔斯发现气体对于植物的重要作用,因此对气体进行了大量的研究,设计了很多用于制备和收集气体的实验装置。黑尔斯认为气体是一种元素,因此没有深入研究气体的化学性质,而只在乎可以从物质中分离出的气体体积。但他的气体实验影响了包括卡文迪许和普利斯特里在内的很多科学家。1761年1月4日,黑尔斯在英国特丁顿去世,享年83岁。黑尔斯一生对科学的贡献终结如下:

  • 在植物生理学方面,发现液体在植物内部的流动方式,通过巧妙设计的实验揭示了植物蒸腾作用机理。

  • 在动物生理学方面,第一次准确测量血压,并研究了不同物种在血液循环方面的差别。

  • 在气体化学方面,发现很多物质都可以通过加热或发酵的方式释放气体,发展了气体化学的实验装置和手段。

  • 发明通风系统,应用于矿井、监狱、船舱等密闭环境。


重要化学装置

上图展示的是黑尔斯1727年著作《植物静力学》(Vegetable Staticks)中通过加热方法制备和收集气体的实验装置(按原始插图重绘)。水槽中的气体接收容器底部开口。实验前首先记录接收容器中的液面位置;实验中产生的气体会使接收容器中的液面降低;实验结束后,可以根据液面的最终位置确定产生气体的体积。黑尔斯是“水火土气”四元素理论的拥护者。他认为“气”包含于众多物质当中,并可以通过加热将其释放出来并确定其含量。正因为如此,他错过了发现一些重要气体的的机会,可能也包括氧气。对与黑尔斯而言,各种气体都是“气”元素,而他只在乎“气”在物质中的含量。但是黑尔斯的实验方法启发了后来包括普利斯特里在内的很多化学家。

上图展示的是黑尔斯1727年著作《植物静力学》(Vegetable Staticks)中通过发酵方法制备和收集气体的实验装置(按原始插图重绘)。左图左侧的装置可以通过倒立容器中水位的变化确定诸如绿豆等被测物在发酵过程中产生气体的体积。在左图右侧的装置中,小玻璃瓶内装有绿豆,而瓶底装有少量水银。细长的玻璃管下端插入水银。在绿豆发酵过程中,产生的气体使瓶内的气压上升,将水银压入细玻璃管中。这样就可以通过测量玻璃管中水银的高度来确定瓶中气体的压强。同前页的加热实验一样,黑尔斯认为发酵产生的气体也是物质释放出的“气”元素,他只在意气体的量而没有研究气体的化学性质。


其他科学家