Александр Морозов - Михаил Васильевич Ломоносов. 1711-1765

Ломоносов придумывает особое «точило» около полутора футов в диаметре «для исследования твердости камней разных и стекол». Испытуемый предмет помещался на точильном камне сверху. На прижимавшую его горизонтальную планку накладывался груз различного веса. Таким образом при шлифовке определялась твердость тела по длине пути (числу вращений круга) и нагрузке. Основанные на тех же принципах приборы находят применение и в современных механических испытаниях.

Для исследования «вязкости жидких материй» Ломоносов изобретает особый прибор — вискозиметр, названный им также «инструментом для получения одинаковых капель и их сосчитывания».

Прибор состоял из воронки с помещенным внутри ее на специальном стержне стеклянным шариком. Поднятием и опусканием шарика можно было регулировать скорость истечения жидкости через узкое отверстие воронки.

Этот оригинальный прибор, поражающий своей изящной простотой, обеспечивал точность и надежность опытов характеризующих вязкость и поверхностное натяжение жидкостей Простота и остроумие конструкции позволяли с помощью этого прибора производить измерения консистенции самых различных жидкостей, что делало его поистине универсальным. В частности, Ломоносов ставил перед собой задачу изучения «вязкости» не только однородных жидкостей, но и растворов в кислотах, щелочах, средних (нейтральных) жидкостях, масле, спирте и т. д. Интересно, что уже в наше время советскими учеными при изучении поверхностного натяжения расплавленных стекол был применен платиновый прибор, основанный в главных своих чертах на принципе, указанном Ломоносовым.

Для одновременного получения высоких давлений и высоких температур Ломоносов решил воспользоваться «Папиновым котлом», названным так по имени французского изобретателя его Дени Папина (1647–1712). Папинов котел нашел некоторое применение в технике, но еще не стал принадлежностью химической лаборатории. Ломоносов первый вводит его в лабораторную практику, усовершенствовав применительно к этой цели его конструкцию и создав, таким образом, первый автоклав. По чертежу Ломоносова «Папинова махина, в лучшее состояние приведенная», была изготовлена на Сестрорецком заводе. 30 января 1753 года Ломоносов лично отправился в Сестрорецк принимать сделанную «по его инвенции» (изобретению) стальную «Папинову махину». В программу работ по физической химии он включает «кристаллизацию» в «Папиновой махине», плавление солей и различные наблюдения над состоянием растворов. [206] Ломоносов считал созданный им автоклав настолько необходимым в лабораторном обиходе, что в последние годы своей жизни получил его из академической лаборатории для того, чтобы пользоваться им для проведения опытов у себя дома.

Для измерений температуры Ломоносов сконструировал собственный термометр, наиболее рациональный из всех существовавших. Он принял для градуирования две основные точки: температуру плавления льда, которую он обозначил через 0°, и температуру кипения воды, обозначенную им через 150°, тогда как в большинстве других термометров отсчет велся от одной какой-либо точки и притом температура кипения воды принималась за 0° с отсчетом вниз (в термометре Делиля плавление льда обозначалось как 150°). Термометр Ломоносова облегчал точные измерения и связанные с ними расчеты. Он устранял путаницу при отсчете градусов при повышение температуры выше точки кипения воды. При создании своего термометра Ломоносов исходил из ясных представлений о природе теплоты, которых были лишены его современники. Ломоносов указывал, что повышение температуры может быть теоретически безгранично, тогда как понижение ее имеет свой предел, соответствующий абсолютной неподвижности частиц. Ломоносов уже в мае 1752 года заказал десять изобретенных им термометров, которыми стал пользоваться с начала 1753 года.

Во времена Ломоносова микроскоп применялся главным образом в биологии, где с его помощью были произведены значительные открытия. Во всех остальных областях производились лишь бессистемные наблюдения над всевозможными предметами, которые только удавалось поместить под микроскоп, нередко без всякого разбора. Песчинки, мушиные крылья, мельчайшие насекомые и инфузории, кристаллы, мыльная пена, обрезки бумаги и различных тканей изучались под микроскопом, описывались и зарисовывались, наполняя обширные «микрографии», издававшиеся во многих странах Западной Европы.

Ломоносов первый ввел микроскоп в практику химических исследований. Уже в проекте химической лаборатории, составленном в 1745 году, Ломоносов отмечает как одну из задач «смотреть сквозь прибыльные (т. е. увеличительные. — А. М.) стекла» на «части мелких материй». В его программе лекций по физической химии предусматриваются микроскопические исследования растворов, кристаллов, аморфных порошкообразных масс, получающихся при прокаливании солей, изучение окалин и т. д.

Честь введения микроскопа в химию несправедливо приписывалась немецкому химику Маркграфу, наблюдавшему в 1749 году в подсушенных корнях свеклы выкристаллизовавшиеся частицы сахара. Но, не говоря уже о том, что это были, по сути дела, всё те же биологические работы с микроскопом и не являлись ничем принципиально новым, сейчас можно считать вполне установленным, что Ломоносов наблюдал под микроскопом еще в 1744 году подлинную химическую реакцию взаимодействия железной проволоки с азотной кислотой. Кроме того. Маркграф применял микроскоп «к случаю», эпизодически, а Ломоносов выдвигал проблему систематического применения микроскопа как особого нового метода физико-химического исследования. Потребности этого исследования подсказали ему новые особенности в конструкции самого микроскопа. Для микроскопического изучения бурно протекающих химических реакций Ломоносов стремился найти возможность быстрого перехода от одного увеличения к другому, не прерывая наблюдения. И Ломоносов пришел к новой идее конструкции микроскопа в виде медной пластинки с серией объективов, вставляющейся в специальную щель в нижнем конце трубки. [207] С. Л. Соболь. История микроскопа и микроскопических исследований в России в XVIII веке, Изд. Академии наук СССР, М.—Л., 1949. стр. 173–188.

Сконструировав еще в 1741 году «катоптрико-диоптрический зажигательный инструмент», представлявший собой остроумную комбинацию плоских зеркал и двояковыпуклых линз, Ломоносов нашел ему применение и в своей химической лаборатории, используя солнечные лучи для получения весьма высоких температур. Своим «зажигательным инструментом» Ломоносов пользовался для плавления кристаллов. После открытия лаборатории Ломоносов занялся изучением химических соединений методами физики. Для этой цели Ломоносов с 1752 по 1756 год работал над изобретением особого оптического прибора, или, как он выражался, «машины, чрез которую узнать можно рефракцию светлых лучей, проходящих сквозь жидкие материи», т. е. рефрактометра для жидкостей.