工程名人堂

欧文朗马尔
改变世界的工程师,物理学家和化学家(1881-1957)
发明者
更好的灯泡,高真空管,表面薄膜,云播种,和许多其他的创造物

W从1909年到1950年在通用电气任职期间,朗缪尔推动了物理学和化学领域的发展。他的伟大贡献包括数学方程、理论和物理发明。1932年,他被授予诺贝尔化学奖,以表彰他在表面化学方面的工作。朗缪尔不仅是一名伟大的科学家和工程师,还因其全面的个性和爱好而闻名。他促进了美国童子军的成长,领导了环境保护工作,并在北美开创了划船和滑雪运动。他是20世纪最具魅力的工程师之一。

早期

欧文·朗缪尔,美国化学家和物理学家,1881年1月31日出生于纽约布鲁克林。朗缪尔于1903年毕业于哥伦比亚大学矿业学院,获得理学学士学位,并在诺贝尔奖获得者瓦尔特·能斯特(Walther Nernst)的指导下在德国Göttingen进行化学研究生研究。他于1906年获得博士学位。朗缪尔对社会的第一个贡献是协助瓦尔特·能斯特创建了能斯特灯。这种灯比当时的白炽灯有很大的改进。讽刺的是,Langmuir后来协助通用电气开发了一种电灯,与能斯特的成功发明竞争。

能斯特灯是一个标志,表明未来的发明将由具有科学背景的工程师主导。像爱迪生一样靠尝试和错误取得成功的“修补匠”的伟大时代即将结束。朗缪尔将成为未来受科学教育的伟大工程师之一。19世纪90年代和10年代是向科学新时代过渡的伟大时期。

下面是能斯特灯的视频

返回美国:

在获悉欧洲物理学和化学的最新发展后,朗缪尔回到了美国。他的第一份工作是在新泽西州霍博肯的史蒂文斯理工学院(Stevens Institute of Technology),直到1909年。他在这个教育机构工作很长时间,报酬很低。在他看来,当时美国的教育工作报酬低得令人绝望。他决定进军商业领域,并在通用电气(General Electric)申请了一份工作。

通用电气公司研究实验室在桑切拉迪,纽约兰州兰姆尔加入时是新建立的。已经创建了实验室,以便与德国出来的发展竞争。通过在一个实验室中收集科学思想并鼓励沟通,GE Management认为它可以创造一个环境成熟,用于开发下一个伟大和有利可图的发明。虽然实验室环境非常开放,并鼓励对所有想法的探索,但他们确实有几项直接努力。



上图:GE研究实验室的早期。左边那个戴眼镜的矮个子是脑瘫Steinmetz.。他开创了交流电力发展并创立了实验室。

灯泡种族:

通用电气在1892年诞生于许多公司。多年来,托马斯·爱迪生的灯泡专利一直为公司带来收入。1901年后,能斯特灯和钽灯泡成为了主要的威胁。通用电气的管理层让实验室的工作人员去制造下一个伟大的灯,一种寿命更长、工作效率更高的灯。用于灯泡白炽灯灯丝的材料需要具有高熔点的共同特点,这样灯丝就会发热到足以发光,但不会分解。物理学是突破灯泡性能极限的关键,因为工程师可以利用压力和元件的变化来获得新的结果。朗缪尔是物理学的新学生之一,他能破解一个爱迪生只触及皮毛的世界。

灯丝材料 海平面的熔点
3020 c (5486 f)
3422 c (6191 f)
碳丝 3550 c(6422 f)

Codorker William D. Coolidge在20世纪开发了一个韧性钨丝时,在20世纪的电气照明中发挥了最大的发展。Tungsten过于脆弱,无法成为西门子 - Halske钽灯丝的严重竞争。延展性钨丝持续时间比任何其他灯更长,更耐用,并便宜制作。Langmuir立即用钨长丝灯泡和真空管进行实验。


上图:Langmuir(左)和实验室主任Willis Whitney(中)在用一个新灯泡拍电影

他对通用电气和科学的最初贡献来自于他对灯泡的研究(这是他博士学位工作的延续)。首先,他对真空技术的改进导致了高真空管的发明。一年后,他发现在灯泡里注入惰性气体,比如氩,可以大大延长钨丝的寿命。氩是现代白炽灯的重要组成部分。

以下:白炽灯泡上的视频,突出了Langmuir在最后的工作:

纽约斯·斯凯切(Chenectady):加入“GE家族”

朗缪尔在斯克内克塔迪定居,离其他极具才华的人不远。他所在的社区被称为“GE地块”,其中包括一个住着豪华住宅的科学家和管理人员的小社区。这个紧密联系的社交网络包含了像Charles Steinmetz, Willis Whitney, EW Rice等伟大人物。1912年,他与马里恩·默瑟罗结婚。他们有一个儿子肯尼斯和一个女儿芭芭拉。GE地块上的孩子们可以在房屋之间行走,因为他们都住在一平方英里内,公关经理、财务人员、高管和工程师的家庭融合在一起,“GE家族”的概念由此诞生。


以上:兰梅尔这个家庭人

朗缪尔方程:

1916年,Langmuir在实验室创建了Langmuir方程,它已经成为研究表面化学的一个重要数学工具。这个方程有助于人们理解,当上面的介质在给定的浓度或压力下,在固定的温度下,分子是如何覆盖固体表面的。当分子覆盖一层表面时,只剩下一定数量的空间,这些空间根据气体的压力被填满。你可以把它想象成一个覆盖着球(分子)的平面。每个球都有一个给定的宽度,你只能在表面上挤压这么多球。以上气体的压力决定了更多的气体能多容易地被挤压到表面。在某一点它会变成100%饱和。

P- 气体压力/浓度
阿尔法- 是Langmuir吸附常数
θ.-部分覆盖表面
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Langmuir方程的应用:朗缪尔在灯泡内部开发了一种氢分子涂层。这有助于增加灯泡的寿命,通过减少数量的黑发生的时间。

等离子体与物理研究:

由于他继续在真空和不同的气体环境中研究长丝,他开始研究来自热长丝(热离子发射)的带电粒子的排放。他是第一个与之合作的科学家之一等离子体是第一个通过该名称称呼这些电离气体的。

Irving Langmuir与世界科学icon尼尔斯Bohr一起发展了良好的友谊。Bohr在斯舍狭窄的家中访问了Langmuir,两者将在多年来世界各地的许多会议举行会议。

左图:玻尔和朗缪尔在欧洲

朗缪尔提出了电子温度的概念,并在1924年发明了用热离子探针测量温度和密度的诊断方法朗缪尔探针。这通常用于等离子体物理学。作为偏置电压的函数测量偏置探针尖端的电流,以确定局部等离子体温度和密度。

右:Langmuir和Scientific图标J.J.汤姆森
下面是朗缪尔探测器


图片:瑞典空间物理研究所

欧文朗马尔他还发现了原子氢,并将其用于发明原子氢焊接工艺。“AHW”也被称为可以达到4000摄氏度的温度(乙炔炬最高只能达到3300摄氏度)。高温使熔化铬和铝成为可能。

该方法使用氢气中的两个钨电极。气体气氛保护金属通过地球大气层中的氧气和其他气体受到污染。通常用于焊接“助焊剂”用于除去杂质并防止氧化物作为一个焊缝形成。在AHW较少的助焊剂是必需的。

新泽西——朗缪尔是当时最伟大的发明家和科学家之一。

多年后:

第一次世界大战之后,朗缪尔通过定义价壳层和同位素的现代概念,对原子理论和原子结构的理解做出了贡献。

Langmuir参加了比利时布鲁塞尔的1927年Solvay物理会议。您可以在视频中了解有关此会议的更多信息亚博体育官方app这里。下面是包括Langmuir在内的一些参与者的照片。

Irving Langmuir加入了Katherine Blodgett学习薄膜和表面吸附。它们介绍了单层(一层材料层厚)的概念和描述这种表面的二维物理学。1932年,他收到了诺贝尔化学奖“为他的表面化学的发现和调查”。

在薄膜摄像机中实施的分子涂层以“通过风”开始。涂层也用于飞机部件,使其更加难以在翼表面上形成冰。

表面化学可以大致定义为研究界面上的化学反应。它与表面工程密切相关,表面工程旨在通过掺入选定的元素或官能团来改变表面的化学成分,从而产生各种期望的效果或改善表面或界面的性能。”——维基百科

朗缪尔:天气大师


照片:《时代》杂志

在第二次世界大战期间,朗缪尔致力于进一步开发保护性烟幕和飞机机翼除冰的方法。这项研究让他发现,将干冰和碘化物引入足够潮湿的低温云中,可以诱发降水,从而在一定程度上控制天气。

Langmuir和助理Vincent Schaefer在云播种的开发过程中密切合作。人类“扮演上帝”的技术发展似乎吸引了很多关注,而这就是所发生的。媒体的关注并不总是受欢迎的。当该实验室试图在美国东海岸制造一场飓风,以削弱它时,飓风改变了方向,袭击了卡罗来纳,造成了巨大损失。在这次事件之后,通用电气没有参与任何控制飓风的进一步努力。今天,世界各地的人工降雨都有其他用途。科罗拉多州的韦尔滑雪场使用地面云播种机在滑雪场附近诱发降雪。在一些半干旱的气候中,云播是用来增加农作物的降雨量的。

上图:Langmuir和Vincent Schaefer。谢弗是一名实验室助理,虽然没有接受过正规教育,但在开发新发明方面却是个天才。他和朗缪尔一起开发了云播种技术。

下图:通用电气的团队首次在纽约阿姆斯特丹的小城市进行了云播种试验。在照片中,你可以看到当飞机掉头时,在飞机下方滴下的碘化银凝聚了水滴并引发了降雨。

爱好和活动:

与Langmuir的工作有关,天气是他与自然的迷恋。他做了各种各样的户外运动,并在他的社区促进了这些体育。他喜欢飞行,帆船,游泳,冰划船,倒退的滑雪,以及其他捕获的东西是他的冒险精神。

右图:朗缪尔除了其他爱好外,还喜欢帆船运动。他的爱好使他去了世界上许多美丽的地方旅行。

上图:阿尔卑斯山上的朗缪尔,他从奥地利第一代滑雪登山运动员那里学会了滑雪。

第一个滑雪登山者

Langmuir是第一个将现代滑雪登山技术带到北美的人,并传播“山滑雪”的概念。

从1903年到1906年,他在德国上学时经常去阿尔卑斯山,在那里他学会了阿尔伯格滑雪技术。这种技术使人们第一次能够从高而陡的山峰上滑雪。朗缪尔一回到纽约,就着手进行一连串的初次降落。亚博体育官方app虽然滑雪在北美已经存在了50多年,但没有人把重点放在从上到下滑雪山上。以前,滑雪被认为只是一种通过内华达山脉投递邮件的方式,或者是和朋友在山坡上玩耍的方式。

Langmuir在瞬间爬上了几千次垂直的脚,距离潮汐山脉和Wittenberg山脉山顶1907年2月。只有使用他最新的滑雪捆绑技术和奥地利的先进转弯技术,才能在树木繁茂、布满小悬崖的陡峭北坡上滑雪。这成为北美的第一个滑雪登山活动。

完成这一壮举后,他在马萨诸塞州的格雷洛克山(Mount Greylock)和阿迪朗达克的干斯塔克山(Haystack Mtn)首次滑雪下山。他影响并鼓励了像约翰·阿普森这样的人,后者后来成为滑雪运动早期的传奇人物。两年后,达特茅斯郊游俱乐部(Dartmouth Outing Club)追随朗缪尔的脚步,开始了高山滑雪比赛。他们在华盛顿、卡塔丁和东北部其他具有挑战性的山峰上首次进行滑雪降落。

朗缪尔教许多孩子在阿迪朗达克山脉的集体出游中滑雪。当时,在1932年奥运会之前,滑雪还远不是一项主流运动。他鼓励了滑雪运动的早期发展,并引发了广泛发展的火花。第32届普莱西德湖奥运会后,电台对滑雪赛事的报道首次在全国范围内引起了流行。亚搏体育苹果app下载另外,朗缪尔是东北地区第一个从欧洲引进并推广金属刃滑雪板的人。他会带着十几岁的孩子们成群结队地去乔治湖和北溪地区滑雪。他鼓励其他人制作自己的滑雪板,或者用自制的金属刃改装他们的滑雪板。一开始(20世纪30年代之前)商店里没有滑雪板。在“GE Plot”社区的车库里,孩子们正在制作自己的滑雪板,准备在戈尔山滑雪时使用。Irving Langmuir和GE研究实验室主任Guy Suits帮助组织了第一批前往阿迪朗达克山脉的雪地列车。 These GE engineers and other parents doubled as chaperones to trainloads of kids. Langmuir made his mark in the history of skiing in America.

朗缪尔在阿迪朗达克山脉的奥萨博湖上滑雪

保护努力

Irving Langmuir和朋友John Apperson参与了Adirondack山脉的盛开保护努力。这600万英亩地区多年来一直记录,其他形式的发展威胁要遵循这一浪潮的人类使用。Langmuir和其他GE工程师使用山区作为游乐场,用于划船,冰冻,滑雪等活动。他们的观点是,这是每个人的娱乐场,它必须受到保护。

Apperson是一个非常积极地推动环境保护的活动家。阿普森和朗缪尔认为,乔治湖岛屿属于公众。这种观点与通用电气的一些高管不同。Apperson抗议发展的近乎非法的行为引发了麻烦。幸运的是,Apperson在合适的地方有朋友,朗缪尔帮助他保住了工作。斯克内克塔迪的许多工程师都有一种感觉,那就是保护环境很重要,尽管工业革命时期大多数公民都持这种观点。许多工程师为州说客提供财政支持。阿迪朗达克公园独特的法律是纽约州自然资源保护主义者早期工作的产物。

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来源:

通用电气的故事-历史大厅
朗缪尔的世界——罗杰·萨默海斯
斯克内克塔迪博物馆
卢·道森的《野雪》
阿迪朗达克研究图书馆,尼斯卡尤纳,纽约

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