天平的发展史
时间：2010-08-31 阅读：6295
在化学实验中较早使用天平的有英国化学家布莱克，他生活和工作于18世纪，那个时候，正是化学中不断发现气体、并开始建立理论的时期。布莱克在化学研究中非常重视实验，而且是*个应用定量的方法研究气体的人。1755年，他写了一篇论文，内容是对石灰石等碱性物质的实验研究。论文中提到，他发现将石灰石煅烧会产生气体。于是，他在煅烧前称量了石灰石的重量，煅烧后再次称量重量，结果发现，石灰石经过煅烧重量减少了44％，他认为这个重量正是从中释放出的气体的重量。在此基础上，他又进行了多方面的研究，比如，他将石灰石与酸作用，发现也有气体产生，用石灰水吸收这种气体，并进行了定量研究，他发现这种气体的重量与煅烧石灰石产生的气体的重量相等，由此他认识到，石灰石中固定着一种气体，他称之为“固定空气”（即现在我们熟知的二氧化碳）。从布莱克的实验研究中可以了解到，他进行了定量研究，定量研究需要称量，而称量离不开天平。历史资料表明，布莱克确实使用了天平，他用过的天平至今仍保存在爱丁堡*博物馆中，下图即是布莱克用过的天平。
用绳子挂着称盘，横梁又挂在另一个称钩上。布莱克正是用这个天平进行化学实验研究，而且做出了发现的，这个天平的使用，不仅在化学实验中建立了定量方法，而且对天平的进一步发展、改良，也是重要的。 布莱克之后，英国化学家亨利·卡文迪许也进行过精密的定量实验，据说还曾设计制造过天平，由于卡文迪许本人的生平资料不详，现在很难确切知道他是何时和如何设计、制造天平的。后来，卡文迪许用过的天平曾在*科学院展览。这架天平放在柜内，天平的式样从外面看不太清楚，
狮子天平我们知道，法国化学家拉瓦锡，是一位非常重视定量研究的人，他经常使用天平，而且注意称量的性。正是在的定量研究中，拉瓦锡确定了氧气的存在，并且建立了科学的氧化燃烧理论。应用定量方法研究化学变化，必须假定化学变化前后物质质量守恒，由此拉瓦锡确立了质量守恒定律。拉瓦锡的研究工作得到天平的帮助，可是拉瓦锡本人却很少设计和制造仪器，也没有设计和制造过天平，不过，18世纪的法国，天平比较普及，有许多小店铺就出售天平，拉瓦锡可能得益于这种良好的条件。我们在下图看到的是18世纪的法国天平的式样，或许是当时天平中的一种式样。 18世纪末英国也已经制造出了一种天平，横梁中央嵌上一个钢质的刀口。把它放在玛瑙盘中，大大提高了精密度和灵敏度。当时出现了一些天平设计家和制造家，不过，据说天平的价格比较贵，而且要先预定，不像法国，天平虽不那么精密，但比较容易买到。下图展示的是一个费德勒的人为*学会制造的一架天平，曾在伦敦科学博物馆展出。 在英国，使用天平的不限于化学家和科学家，普通医药商店也常用天平，化学原子论的提出者道尔顿，在科学研究中经常使用天平，由于道尔顿在化学*的重要地位和他在英国科学界的影响，使他成了人物，成了化学家，他使用过的天平据说也成了不凡之物，后来为英国曼彻斯特文学和哲学会所有，并为该会收藏。道尔顿曾经是这个学会的会员。
19世纪20年代，伦敦有一位仪器设计家叫罗宾逊，他开始设计和制造分析天平，不仅英国，就连美国在一个时期里都使用这种天平。罗宾逊用空心材料做横梁，把梁做成三角形，竖梁中部有指针。 有刻度横梁和游码的天平，大约也是在19世纪诞生的（前面介绍托盘天平时，在图中横梁上标有刻度和游码），究竟谁是这种天平的发明人有不同说法，也存在争议。可是1851年在伦敦召开了一次博览会，英国和欧洲大陆国家的一些主要天平制造商都参加了，经博览会审查团审议，zui后把zui高奖奖给了奥耶领，以表彰他在有刻度横梁和滑动装置（即游码）天平的制造上所做的贡献，由此看来，奥耶领的发明权得到了上的确认。 罗马时代晚期的钱币天平在很长时期里，天平制造业中流行一种理论，认为天平的横梁越长天平越灵敏。但是有一个叫波尔·邦格的人却不受这种理论的限制，1866年，他设计、制造了一架短横梁分析天平。后来，在平天设计理论方面，他也有建树。下图所示的就是1866年邦格制造的zui早的一台短梁天平。
天平的改进，除了横梁、接触点、游码、刻度等方面以外，还表现在其它方面，例如，19世纪前半期，已经出现了旋钮天平。旋钮天平有什么优点呢？原来，早期的天平，横梁架在竖直的柱上，用时和不用时都是一样的。后来分析天平出现了，分析天平的刀口用玛瑙制成，为了减少刀口的损伤，不用平天时，将天平横梁架在一个架子上，让刀口不再受力，用时再将刀口架在支撑碗上。这些都是通过旋纽装置控制的。现代分析天平都有旋纽装置。下图是1833年制造的一台旋纽天平。
随着科学的发展、技术的进步，天平的设计和制造不断取得长足的进展。正是经过一代一代人的不懈努力，经过技术的积累和提高，才有了今天的各式各样的现代天平。如今，在化学实验室中，常用的天平有：托盘天平，正如前面讲过的，用于度要求不高或测定物料的大致质量，可称量100克、200克、500克乃至1000克；分析天平（常量分析天平、微量分析天平和半微量分析天平）；电光天平，设有空气阻尼装置或电磁阻尼装置，使天平既具有高灵敏度又能迅速阻止横梁的摇动，电光天平从外观上看不见砝码，能看到放置要测物的称盘，砝码的加减用旋转刻度盘操作，称量的数值可通过投影刻度标尺直接读出。