Дени папен мученик науки доклад
Обновлено: 05.07.2024
Денис Папин (1647-1712) был французским физиком, математиком и изобретателем, известным созданием пароварки и первопроходцем в пароварке. Кроме того, их вклад считается важным, чтобы вдохновить на дальнейшее развитие первого цилиндрического и поршневого парового двигателя.
Хотя он изучал медицину, мало что сделал в своей карьере, поскольку посвятил себя математике и механике. За годы работы он делился идеями и реализовывал проекты совместно с такими выдающимися личностями того времени, как Христиан Гюйгенс, Роберт Бойль и Готфрид В. Лейбниц.
биография
Ранние годы и учеба
В августе 1647 года Дени Папен родился в городе Блуа, столице французского государства Луар и Шер. Его родителями были сэр Денис Папен и Мадлен Пено, у которых было еще 12 детей. Его семья исповедовала кальвинистскую или гугенотскую доктрину, как раньше называлась эта группа французских протестантов.
О его детстве и юности известно мало, но известно, что его дядя Николас Папен, врач из Сауму, взял его на себя с 6 лет. Следуя семейной традиции, в 1661 году он начал свое медицинское образование в университете Анжера, где получил степень в 1669 году.
Хотя первоначально он намеревался продолжить свою медицинскую карьеру, он постепенно потерял интерес к своему первому году практики, в то время как его предпочтение математике и механике возросло.
В 1670 году он отправился в Париж, чтобы посвятить себя разработке механических устройств в качестве помощника Христиана Гюйгенса. Вместе с этим немецким физиком, астрономом и математиком он провел несколько экспериментов, в том числе сконструировал воздушный насос.
В те годы он установил тесную дружбу с другим помощником Гюйгенса, Готфридом В. Лейбницем, которого много лет спустя также помнили как одного из великих мыслителей семнадцатого и восемнадцатого веков.
В 1674 году был опубликован совместный труд Гюйгенса и Папена: Вакуумные эксперименты, в котором они рассказывают о своем опыте сохранения продуктов в вакууме и описывают устройства для этого. В 1675 г. он снова был распространен, но уже в формате 5 научных статей и с названием Философские труды.
Период в Лондоне, Венеции и Марбурге
В 1682 году он переехал в Венецию, когда его пригласили участвовать в работе Академии философских и математических наук, недавно основанной Амвросием Саротти.
В 1687 году он представил еще одно из своих изобретений, но не очень обрадовался плохим результатам. Он включал пневматическую передачу энергии на большие расстояния. В ноябре того же года он был назначен профессором математики в Марбургском университете в Германии, где проработал почти 8 лет.
Вернуться в Лондон и в последние годы
В 1705 году он начал работать со своим другом и бывшим партнером Готфридом В. Лейбницем, вместе с которым он продолжал делать наброски некоторых ранних проектов паровой машины, вдохновленные эскизами Томаса Савери. Затем он продолжил работу над прототипами для других изобретений, таких как подводная лодка, пневматический пистолет и гранатомет.
В том же году он вернулся в Лондон с намерением вернуться к работе в Королевское общество, поскольку у компании были финансовые проблемы, но компания не могла нанять больше сотрудников. Поэтому он продолжал писать и публиковать статьи, чтобы улучшить свои прототипы.
В начале 1712 года, без средств и почти без друзей, Денис Папен был найден безжизненным в Лондоне, Англия. Где похоронено его тело, неизвестно. Спустя сто лет его вклад был признан, и в его честь в его родном городе была установлена бронзовая статуя.
Вклад в науку
Основным вкладом Папена, несомненно, был паровой варочный котел, позже известный как скороварка, хотя в то время его разработка не подходила для коммерческих целей.
Это был закрытый контейнер с герметичной крышкой, которая ограничивала пар до тех пор, пока он не создавал высокого давления, которое значительно повышало точку кипения воды.
Пища, помещенная внутрь, готовилась намного быстрее, чем обычные методы, при температуре на 15% выше точки кипения воды.
Папин первым применил предохранительный клапан для контроля давления пара и предотвращения взрывов от первых устройств. Он заметил, что захваченный пар имеет тенденцию поднимать крышку, что позволяет ему представить поршень в цилиндре, базовую конструкцию первых паровых двигателей.
Кроме того, изобретатель конденсационного насоса потратил почти 40 лет на разработку механических устройств и работал над различными прототипами и эскизами, которые впоследствии стали очень полезными.
К ним относятся передача пневматической энергии, воздушный насос, паровой двигатель, подводная лодка, воздушный пистолет, вакуумный насос, гранатомет и гребной катер, который позже заменит весла в пароходы.
Статья опубликована 08.02.2015 14:48 Последняя правка произведена 08.02.2015 15:25 Дени Папен
Серьезные попытки создать паровой двигатель начались в XVII в.
Это был закрытый, наполненный водой сосуд, под которым находилась топка, где разводился огонь. Вода в сосуде закипала, и образовавшийся пар начинал давить на его стенки. Чтобы сосуд не разорвало, в верхней его крышке Папен устроил предохранительный клапан — пробку, закрывающую отверстие, которую прижимал рычаг с грузом. Когда давление в сосуде становилось слишком большим, пар приподнимал клапан и выходил наружу; давление падало, и клапан под тяжестью груза закрывался.
Дени Папен изготовил этот котел для изучения свойств пара и попутно использовал его в качестве кастрюли — варил в нем мясо. А началась эта история с котлом гораздо раньше. Папен работал врачом в городе Блуа. Однажды в Парижской академии наук он познакомился со знаменитым голландским ученым Христианом Гюйгенсом, который прибыл во Францию по приглашению французского правительства. На родине, занимаясь оптикой, Гюйгенс построил отличную астрономическую трубу и в нее наблюдал загадочный Сатурн. Ему удалось открыть спутники Сатурна и обнаружить, что кольца планеты отделены от нее. Гюйгенс также построил первые часы с маятником, поразившие воображение современников.
Гюйгенс искренне заинтересовался Папеном — человеком с острым умом и большими познаниями. И когда тот намекнул, что более всего желает учиться и работать в лаборатории у Гюйгенса, ученый тотчас предложил ему стать его помощником. Сначала проводились опыты с безвоздушным пространством. Вместе с Гюйгенсом Папен внес очень важное усовершенствование в использовавшийся в то время воздушный насос — тарелку с колпаком. Они стали выкачивать воздух не из шара с узким горлышком, а из-под стеклянного колпака на тарелке, куда можно было помещать все, что предполагалось подвергнуть опыту в безвоздушном пространстве.
Во время проведения опытов с воздушным насосом Папен обратил внимание на то, что, когда под поршнем образовывалось безвоздушное пространство, наружное давление гнало поршень обратно с большой силой. Значит, атмосферное давление может совершать работу, если сконструировать подходящую машину. Идея была проста: если под поршнем в цилиндре будет быстро образовываться вакуум, то атмосферное давление заставит поршень опускаться и при этом совершать какую-нибудь работу, например, поднимать тяжесть на веревке, перекинутой через блок.
Гюйгенс посоветовал своему ученику попробовать использовать газы, образующиеся при сгорании пороха. Горячие газы занимают большое пространство, а охлаждаясь, значительно уменьшаются в объеме. Вняв этому совету, молодой ученый построил пороховую машину, состоявшую из железного цилиндра и поршня. Папен рассчитал, что если он зажжет под опущенным ко дну поршнем щепотку пороха, то поршень подскочит вверх, а пространство под ним займут горячие газы. Когда они остынут и уменьшатся в объеме, в цилиндре образуется разреженное пространство — некоторый вакуум, и атмосферное давление заставит поршень опуститься.
Папен все рассчитал правильно, но в первом же опыте поршень при взрыве пороха вовсе вылетел из цилиндра, несмотря на имеющуюся задвижку, которая должна была удержать его. Кроме того, даже когда удалось избежать вылета поршня, оказалось, что образовавшийся при взрыве газ сильно не охлаждается, и поршень поэтому опускается лишь немного, а потому и полезная работа от такой машины получается мизерной.
Паровой двигатель Папена 1690 г. (слева). Цилиндр с поршнем определяет форму всей машины
Паровой двигатель Папена 1707 г. (справа)
Позже судьба забросила его в Венецию, затем в Англию и, наконец, в Германию. Здесь в Марбургском университете он продолжил работу над тепловым двигателем. В созданном им новом двигателе Папен вместо пороха использовал воду. Вода наливалась под поршень, и цилиндр снизу начинали подогревать. Образующийся пар поднимал поршень. Затем цилиндр охлаждали, и весь находящийся в нем пар конденсировался, то есть снова превращался в воду. Поршень под действием собственного веса и атмосферного давления опускался вниз. Этот двигатель работал лучше, чем пороховой.
Однако для практической работы он также был малопригоден: нужно было подводить и отводить огонь, подавать охлаждающую воду, ждать, когда пар сконденсируется. Эти недостатки были в основном связаны с тем, что образование пара, необходимого для работы двигателя, происходило в самом цилиндре. Поэтому естественной выглядела следующая радея: а что, если в цилиндр впускать уже готовый пар, приготовленный, например, в отдельном котле? Тогда достаточно было бы попеременно впускать в цилиндр то пар, то охлаждающую воду, и двигатель работал бы с большей скоростью и с меньшим потреблением топлива.
Умер Дени Папен в Англии в 1714 г. в глубокой нищете, забытый всеми. Неизвестно даже, где находится его могила.
Дени Папен родился в Блуа 22 августа 1647 г. в благополучной буржуазной протестантской семье. Его отец, главный управляющий государственным имуществом, был типичным представителем французского чиновничества. У него было юридическое образование и перспектива примкнуть к аристократии; мать Дени Папена, Мадлен Пино, была дочерью доктора медицины. Семья Папена была известна и уважаема в протестантской среде: кузен Дени, Исаак Папен, участвовал в теологических дебатах, которые охватили французский протестантизм в третьей четверти ХVII в. накануне отмены Людовиком ХIV Нантского эдикта в 1685 г.
Почти ничего не известно о юных годах Дени Папена вплоть до 1669 г., когда он окончил медицинский факультет университета в Анже и получил диплом доктора. Папена никогда не интересовала медицинская наука, уровень которой оставался очень низким в ту эпоху. Позднее он выразил своё отношение к медицине в письме к Г.В.Лейбницу, датированном 1704 г.: по мнению Папена, вмешательство врача во многих случаях может оказаться скорее вредным, чем полезным. На протяжении всей жизни медицинская наука служила Дени Папену исключительно материальным источником существования, когда он в этом нуждался. С другой стороны, Папен очень рано заинтересовался экспериментальным направлением в разных научных областях.
В 1671 г. в Париже Папен попал в дом одного из своих родственников, часовых дел мастера Годрона. При посредстве этого человека у него завязались отношения с выдающимся голландским физиком Христианом Гюйгенсом, который работал над механизмом настольных и башенных часов и поэтому имел дело с мастерами-часовщиками. В начале 1673 г. Дени Папен становится ассистентом Гюйгенса и работает в его парижской лаборатории, располагавшейся в Королевской библиотеке. Голландский учёный покорил его: на всю жизнь Гюйгенс останется для Папена мэтром и образцом служения науке; их переписка прервётся лишь со смертью Гюйгенса в 1695 г.
Лондон в XVII в. Со старинной гравюры
Герб Королевского общества
Успех аппарата Папена был огромен. В Лондоне король Англии и Шотландии Карл II Стюарт прибыл в Королевское общество, чтобы самолично увидеть, как функционирует машина. Весь английский двор пробовал бульон и рагу, которые Дени Папен приготовил из костей с помощью своей скороварки.
Королевское общество: заседание (слева) и внутренний двор (справа)
Тем не менее эта диковинка создала славу своему изобретателю. Все научные публикации Европы об этом свидетельствуют: Дени Папен становится знаменитым в Германии. Посол Венецианской республики при английском дворе приглашает его создать в Венеции Академию физических и естественных наук. Папен внезапно решает покинуть Англию, не понимая, какую ошибку совершает и как она трагически отразится на его последующей жизни. Дени Папен имел все основания остаться в Англии: он был знаменит, завязал отношения со всеми известными учёными того времени, участвовал в работе Королевского общества. Но внезапно им овладел страх. Отмена Нантского эдикта Людовиком ХIV в октябре 1685 г. потрясла находившегося за пределами родины Папена, он плохо представлял развитие ситуации во Франции. Его семье угрожала опасность, а для него, протестанта, Франция теперь была закрыта. Вдобавок его беспокоил предполагаемый преемник английского короля Карла II: наследник престола герцог Йоркский был католиком. Не повторятся ли волнения 1640 г., или, того хуже, не вынашивается ли католический заговор, руководимый из Рима, с целью приобщить Англию к антипротестантской политике Людовика ХIV?
Д.Папен
Под влиянием сложившихся обстоятельств Папен положительно откликнулся на приглашение германского принца-протестанта ландграфа Гессена-Касселя Карла-Августа, который предложил ему должность профессора в Марбургском университете. Дени Папен оставил Англию, находившуюся на пороге великих научных и технических достижений, чтобы запереть себя в маленьком отсталом княжестве в Центральной Германии, с трудом оправившейся от разрушительных последствий Тридцатилетней войны, под протекторатом принца, не имевшего больших средств и живущего вербовкой своих подданных в качестве наёмных солдат. К тому же Папен прибыл в Марбург в момент запутанной династической ситуации, характерной для Священной Римской империи накануне европейского конфликта — начиналась война Аугсбургской Лиги.
Вот к этому тщеславному принцу, раздражённому, безденежному и неудачливому, суверену государства размером 9,5 тыс. кв. км, Дени Папен отправился делать карьеру. В лице Карла-Августа он встретил человека, у которого простое любопытство преобладало над настоящим интересом к науке и для которого присутствие учёного из лондонского Королевского общества означало лишь подтверждение высокого статуса его самого и его двора.
Х.Гюйгенс
Университет Марбурга, расположенного на реке Лан, в 120 км от Касселя, не представлял собой ничего интересного. Известный как самый старый протестантский университет Германии, он оставался приверженным теологии, которая занимала центральное место среди изучаемых наук. Дени Папен, назначенный руководителем кафедры математики, был там очень плохо принят. Это отношение усугублялось ещё и тем, что ландграф, польщённый репутацией Папена, сразу же сделал его деканом.
Университет в Марбурге. Современное фото
После такого провала характер Папена, и без того неуживчивый, ещё больше ожесточился. Неприятности его буквально преследовали. Его переписка того времени — это бесконечные диспуты: со швейцарским математиком Якобом Бернулли на тему вечного двигателя, с суперинтендантом водных ресурсов Болоньи по поводу печальной истории с насосами. И вот он в центре крупного скандала в Марбурге, где другой французский эмигрант, протестант пастор Готье, обвинил Папена в том, что он погубил дух университетского картезианства. В дело вмешались жёны: мадам Папен нанесла оскорбление мадам Готье, а Дени совершил ошибку, назвав Готье взяточником, не имея доказательств. В результате Готье добился от консистории отлучения Папена от церкви.
Г.В.Лейбниц
Учёный в мастерской:
испытание парового поршня
Поршень
Папена
Чертёж
скороварки Папена
Т.Севери
Чертёж машины Т.Севери
на основе машины Папена.
1698 г.
Чертёж машины Д.Папена
Чертёж машины Д.Ньюкомена
В августе 1707 г. он отправляет прощальное письмо Лейбницу, на которое тот ответил, приобщив к нему рекомендации к своим английским друзьям. Будучи одушевлён своей мечтой, старый учёный снарядил большую лодку. Он отправляется в путь, и, поскольку он не располагает двигателем, вдвоём со своим старым слугой они вручную крутят рукоятку, чтобы привести в движение колесо с лопастями. При той скорости, с которой лодка двигалась, конец путешествия ожидался не раньше зимы. Можно ли представить семью Папена, преодолевающую капризы Северного моря на борту этого неуправляемого судна, плывущего в направлении далёкой Англии? К счастью для всех, экспедиция быстро прервалась. В середине сентября Папен добрался до Мюндена, находящегося на границе с Ганновером. Именно здесь, на слиянии Фульды и Вера, берёт своё начало река Везер. Мюнден — это центр деятельности мощной гильдии лодочников со времён Средневековья. Плывя на своём судне, Папен оказался нелегалом. Несмотря на охранное свидетельство ландграфа Гессена-Касселя и на рекомендательные письма Лейбница, Папен не смог помешать лодочникам посадить его лодку на мель. Ничего не оставалось, как вернуться в Кассель.
27 сентября того же года, узнав, что жертвой самоуправства лодочников стал человек, связанный со знаменитым Лейбницем, президент суда Бальи отправил извинительное письмо нашему изобретателю, чтобы освободить себя от ответственности за случившееся. Эта новая неудача не поколебала решения Папена достичь Англии, но на сей раз он отправился один и выбрал менее рискованный путь.
В конце января 1708 г. Папен прибыл в Лондон, а 11 февраля адресовал в Королевское общество письмо-напоминание, в котором представил свою машину и предложил построить лодку с паровым двигателем. Одновременно он обратился за поддержкой к Исааку Ньютону, сославшись на рекомендацию Лейбница.
Это был неудачный ход: Папен не знал, что эти два учёных враждуют, каждый из них претендовал на авторство в исследованиях бесконечно малых величин. Ньютон на письмо Папена не отозвался, в то время как обеспокоенный Севери затеял интригу с целью полностью похоронить всякое упоминание о проектах Папена. А последний метался, напоминал, что является членом Королевского общества, но никто на это не реагировал, а некоторые даже называли его самозванцем. Папен видел, как исчезает его последняя надежда.
И всё же он предпринял ещё одну попытку испытать свою судьбу.
Трагическая судьба Дени Папена вызывает несколько вопросов, первый из которых обозначен в названии: был ли Папен настоящим учёным? Ответ должен быть утвердительным, если судить по замыслам и проектам, которые ему удалось осуществить и которые получили высокую оценку его современников: Королевского общества 1680-х гг., постоянных корреспондентов Папена Гюйгенса и Лейбница.
В таком случае, почему такое прискорбное постоянство в неудачах? И после смерти Папена почти полное забвение окутывало его имя в течение полутора веков. ХVIII столетие его полностью игнорирует.
В 1712 г. английский изобретатель Томас Ньюкомен создал машину с приводным поршнем, которая сразу же сделала устаревшей опасную машину Севери и которая постепенно превратилась в модель шахтного насоса. Возможно, английский механик, увлечённый всем, что касается энергии пара, был знаком с проектом Папена 1690 г.
Конечно, Ньюкомен не мог прочесть статью Папена, описавшую это устройство, так как её невозможно было найти в Великобритании в то время, а он не знал французского языка, но он имел возможность познакомиться с принципом действия машины 1690 г. косвенно, через осведомлённых людей. Ньюкомену повезло больше, чем Папену: ведь именно на основе его машины Уатт создаст своё устройство в 1769 г.
Замок ландграфа в Марбурге. Современное фото
Причина заключается в том, что на закате ХVII в. существовала некая культурная граница в отношении новых научных идей. Папен был настоящим учёным, но по своему темпераменту он был больше практиком, чем теоретиком. Наука в ту эпоху развивалась совершенно независимо от техники, которая, в основном, опиралась на ручной труд и была поэтому презираема. Хирург приравнивался к парикмахеру и не считался врачом, а Гюйгенс, которым Папен восхищался, ценил в меньшей степени само изобретение, чем возможность постичь его принцип, это было знаком настоящего научного исследования.
Папен опередил своё время, такой тип учёного будет признан лишь в конце XVIII в., когда на первый план выйдет техническая революция и её главный персонаж — инженер. Хотя Папен уступил Ньюкомену настоящую славу, стоит напомнить, что последний был англичанин, и это приводит нас к другой важной причине провала Папена — его близорукость, которая побудила его в 1686 г. променять Англию на маленькое княжество в Центральной Германии. За пределами Парижа, Лондона, Нидерландов не происходило ничего, заслуживающего внимания. В Германии научная мысль ограничивалась центрами, в которых царило влияние Лейбница.
Прорисовка памятника
Д.Папену в Блуа.
Скульптор А.Милле
Остаётся последний и главный вопрос: как после полного забвения объяснить удивительное возрождение и посмертную славу Дени Папена в конце XIX в.? Папен был вновь открыт во Франции в 1870 г. В это время триумфальная индустриальная революция обратилась к своим истокам.
В новой области — истории техники — исследования множились, и забытое творчество Дени Папена вышло из тени.
Надо сказать, что фигура Папена имела все данные, чтобы нравиться. Это образ романтического учёного-неудачника, гениального предсказателя, которого отвергли. Он особенно был дорог французским национальным чувствам после поражения 1871 г., как возможность показать, что индустриальная революция, технический рывок имеют не только британские, но и французские корни.
Андре РОПЕР,
профессор истории (Шербург, Франция),
cокращённый перевод с французского
Ирины ОЛЬТЕЦИАН
Исаак Папен (двоюродный брат)
Дени Папен, родился в Читене в Блезуа (регион Блуа ) на 22 августа 1647 г. и умер в Лондоне на 26 августа 1713 г. Является ли физик , математик и изобретатель французский , известный по своей работе на паровом двигателе .
Резюме
биография
Обучение во Франции
Дени Папен родился недалеко от Блуа в августе 1647 года в небольшой деревне Читенай . Дени Папен родился в семье знатных людей из Блуа и является первым сыном в семье из 10 братьев и сестер. Он также является племянником Николаса Папена и двоюродным братом Исаака Папена . Он первым изучил под иезуитской школе до учебы в Университете Анже и получить степень в медицине , показывая положения и сильный интерес к физике .
Получив звание врача около 1669 года, он был найден двумя годами позже в качестве куратора у Кристиана Гюйгенса , ученого с огромной известностью, который затем руководил Академией наук с 1670 года. Кристиан Гюйгенс, который тогда искал помощника, нанял молодого человека. Блезуа, вознаградите его из его собственного жалованья и поселите его в его апартаментах в Лувре, недалеко от Королевской библиотеки.
В 1673 году Гюйгенс и его помощник Дени Папен продемонстрировали в Париже принцип работы двигателя внутреннего сгорания и взрыва . Им удается перемещать поршень с грузом 70 кг на 30 см , нагревая пустой металлический цилиндр, наполненный порохом.
Отъезд в Лондон
С 1675 года Папен, который был протестантом , ожидал фактической отмены Нантского эдикта и уехал в Лондон по рекомендации Кристиана Гюйгенса . Он быстро присоединился к работе Роберта Бойля , который, страдая подагрой , нашел в Папене идеального помощника для возобновления изучения свойств воздуха. Папин строит новую вакуумную машину, а затем пневматический пистолет.
1679: Варочный котел
Ученый построил дайджесты разных размеров. Модели 1686 также позволяют смешивать, будучи размещенными на оси. Папен, похоже, испытал высокое давление, поскольку он рассказывает, что наблюдал плавление небольшой оловянной посуды. Однако этот металл плавится при температуре 220 градусов, поэтому мы можем оценить, что Папин проводил свои эксперименты при давлении примерно 25 бар.
Между 1682 и 1684 годами мы не храним никаких следов работ Папена в Венеции, куда по приглашению дипломата Сарроти он был приглашен и основал Академию наук в Венеции, что, безусловно, было трудным в городе дожей. там, где тогда была большая политическая нестабильность. В 1684 году Папен вернулся в Лондон и восстановил свой пост и зарплату в Королевском обществе. Его работы продолжают вращаться вокруг одних и тех же тем воды, воздуха и пустоты.
Читайте также: