Joseph Gay-Lussac

6. prosince 1778 až 9. května 1850
francouzský fyzik a chemik

Množství vědeckých objevů Josepha Gay-Lussaca by klidně stačilo na dva až tři vědce. Oblast jeho zájmu byla opravdu široká. Zabýval se studiem plynů, objevováním nových prvků, lety balonem, k tomu byl politikem a pracoval pro průmysl.

Joseph Louis Gay–Lussac se narodil ve francouzském Saint–Ézienne–en–Noblat nedaleko Limoges. Jeho táta byl advokát a královský prokurátor. Gay-Lussac žil ve velmi bouřlivé době – v době Velké francouzské revoluce, v době Napoleonova režimu i pádu a nakonec v době Bourbonské restaurace. Vystudoval klasickou základní školu a v šestnácti letech odjel do Paříže jako chudý student.

Joseph Gay-Lussac.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Studium

Chtěl se v roce 1796 vyhnout hromadným odvodům k vojsku a zároveň potřeboval dobré stipendium, proto jeho další cesta vedla na École Polytechnique, kam si dal přihlášku. V roce 1797 složil úspěšně přijímací zkoušky. Studoval pod vedením chemika Clauda Bertholleta a právě od něho se získal zápal pro vědecké bádání. V letech 1801 až 1806 u Bertholleta i bydlel, ten ho přijal jako svého syna.

Po ukončení studia se rozhodoval, jestli zůstane u vědy nebo jestli půjde vydělávat větší peníze. Nakonec zvítězila dobrá organizace tehdejší francouzské vědy, která mu zajistila oboje. Stal se studentem Vysoké školy inženýrského stavitelství a byl pověřen studiem různých druhů malt a cementů pod vedení Pronyho.

V roce 1809 se oženil s mladičkou, chudou dívkou, která si potajnu četla z chemických knížek. Měl s ní dvě dcery a tři syny. Manželka na něj postupně tlačila, aby si přibral další a další ﬁnančně lukrativní činnosti, a tak není divu, že v jeho dalším pracovním osudu se objevily funkce, které s fyzikou a chemií vůbec nesouvisely.

Pracovní úspěchy

Ve 28 letech se Guy-Lussac stal členem Institut de France, od dalšího roku působil jako profesor chemie na École Polytechnique a jako profesor fyziky na Sorbonně. V roce 1926 byl zvolen členem Petrohradské akademie věd. Od roku 1830 působil v chemickém průmyslu jako vědecký poradce. Přispěl k výrobě střelného prachu, k ražení stříbrných mincí, k výrobě chemického náčiní, k měření obsahu alkoholu v nápojích apod.

V letech 1831 až 1839 byl poslancem za departement Haute–Vienne a později i senátorem. Často přispíval k debatám o daních a samozřejmě hájil zájmy průmyslu, nepřipojil se k zákazu dětské práce a otroctví. Od roku 1815 až do své smrti společně s Francoise Aragem redigoval vědecký časopis Annales de chemie et de Physique.

Teplotní roztažnost plynů

Na začátku 19. století bylo hlavním zájmem fyziků a chemiků studium plynů. V roce 1802 Gay–Lussac ověřoval teplotní roztažnost plynů, tedy vztah

Svá měření prováděl zahříváním tehdy dostupných plynů od 0 °C do 100 °C. Získal hodnoty uvedené v tabulce

vzduch	0,003 671 °C^–1	oxid uhelnatý	0,003 669 °C^–1
vodík	0,003 661 °C^–1	Kyanovodík	0,003 877 °C^–1
oxid dusičitý	0,003 720 °C^–1	oxid siřičitý	0,003 903 °C^–1
oxid uhličitý	0,003 710 °C^–1

Všiml si, že hodnoty konstanty jsou téměř stejné pro různé plyny. Jejich průměrná hodnota je 0,003 744 °C^–1. Toto číslo lze zapsal ve zlomku jako 1/267 °C^–1. Hodnota koeﬁcientu se od té dnešní nepatrně liší a vedla Williama Thomsona, lorda Kelvina k zavedení termodynamické teplotní stupnice a Émila Clapeyrona k formulaci stavové rovnice ideálního plynu. Gay–Lussaca napadlo, že musí existovat teplotní mez – minimální teplota, která z daného vztahu vycházela −267 °C.

Kromě toho Gay–Lussac zkoumal závislost tlaku na teplotě podle vztahu

kde vystupuje ten stejný koeﬁcient.

Lety balonem

Gay–Lussac jako první vykonal 24. srpna a 16. září roku 1804 společně s Jeanem Baptistem Biotem cestu do atmosféry Země na palubě balónu. Jejich let byl jedno velké dobrodružství, protože let balonem do výšky větší než 7 km (výškový rekord byl překonán až o 46 let později) byl neobyčejně riskantní.

Gay-Lussac a Jean Baptiste Biot při letu balonem.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

V koši balónu sebou vezli přístroje k měření teploty, tlaku vzduchu, lomu světla, magnetizmu i gravitace. V přesně dohodnutou dobu dole vystřelili z děla a muži v balónu zjišťovali rychlost šíření zvuku ve vzduchu. Oba vědci nashromáždili tolik údajů, že se jimi francouzská Académie des Sciences zabývala ještě dlouho. Dnes se zdá zcela samozřejmý výsledek, že složení vzduchu ve výšce několika kilometrů je stejné jako na povrchu Země a že intenzita magnetického pole Země se ani v této výšce nemění. Z krátké balónové cesty vznikl věděcký spis Mémoire sur l´analyse de l´air atmosférique.

Objev nových prvků

Gay–Lussac doplnil v té době ne únplně zaplněný seznam prvků. Nejprve roku 1808 izoloval bor z kyseliny borité. Ve stejném roce ve spolupráci s Alexandrem von Humboldtem objevil zákon chemického slučování. Zjistil, že se plyny slučují v konstantních poměrech hmotností a že v poměrech jsou malá celá čísla. Tento fakt vedl později Amedea Avogadra k představě, že se vlastně slučují molekuly látek. Gay–Lussac tak zjistil složení pěti různých oxidů dusíku (N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₅).

Společně s Bertholletem objevil sloučeninu zvanou „kyslíkatá kyselina solná“, kterou v roce 1810 Humphry Davy označil za nový prvek – chlór. Gay–Lussac se tak stal obětí svého respektu k Bertholletově autoritě. Když si Francouz Bernard Courtois při svých pokusech všiml, že roztok soli z popela chaluh silně rozleptává měděný kotel, považoval to Gay–Lussac za nadmíru zajímavou věci.

Po řadě pokusů, kdy náplň kotle obohacoval o všemožné přísady, objevil nový prvek – jód. I při objevu jódu se objevila soutěživost mezi Anglií a Francií, tedy mezi Davym a Gay–Lussacem. Protože Gay–Lussac ohlásil svůj objev 6. prosince 1813, kdežto Davy 11. prosince 1813. Nakonec to dopadlo tak, že ve Francii je za objevitele jódu považován Gay–Lussac, v Anglii Humprey Davy. Vzájemná soutěživost přinesla během jednoho roku mnoho výsledků a poznatků o jódu a jeho sloučeninách.

Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Použité zdroje

[1] JÁCHIM, F. Jak L. J. Gay–Lussac zkoumal roztažnost plynů. Matematika Fyzika Informatika: časopis pro výuku na základních a středních školách, leden 2011, roč. 20, č. 5, s. 319–320. ISSN 1210–1761

[2] LENARD, P. Velcí přírodozpytci. Přeložil F. X. Lánský. 2. české vydání. Praha: Vydavatelstvo Družstevní práce, 1943.

[3] MALÍŠEK, V. L. J. Gay–Lussac a fyzika plynů. Matematika a fyzika ve škole, listopad 1978, roč. 9, č. 3, s. 218–220.

[4] SARTORI, E. Velikáni francouzské vědy. Přeložila E. Vergeinerová aj. Grospietsch. Praha: Agentura KRIGL, 2005. ISBN 80–86912–00–0.