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ジョセフ・ブラック（1728年4月16日 - 1799年12月6日）は、スコットランドの物理学者および化学者で、マグネシウム、潜熱、比熱、二酸化炭素の発見で知られています。彼は1756年から10年間グラスゴー大学で解剖学と化学の教授を務め、その後1766年からエディンバラ大学で医学と化学の教授となり、30年以上にわたってそこで教鞭を執り、講義を行いました。[ 1 ]
エディンバラ大学とグラスゴー大学の化学棟は、いずれもブラックにちなんで名付けられている。
ブラックはフランスのボルドーの「ガロンヌ川のほとり」で、マーガレット・ゴードン（ 1747年没）とジョン・ブラックの12人の子供のうち6番目として生まれた。彼の母親はワインビジネスとつながりのあるアバディーンシャーの家系の出身で、父親はアイルランドのベルファスト出身で、ワイン貿易の仲買人として働いていた。[ 2 ]彼は12歳まで自宅で教育を受け、その後ベルファストのグラマースクールに通った。1746年、18歳でグラスゴー大学に入学し、そこで4年間学んだ後、エディンバラ大学でさらに4年間医学の研究を続けた。在学中に、炭酸マグネシウム塩による腎臓結石の治療に関する博士論文を執筆した。[ 3 ]
18世紀の実験家のほとんどと同様に、ブラックの化学の概念化は、水、塩、土、火、金属の5つの物質原理に基づいていた。 [ 4 ]彼は実験で二酸化炭素の存在が示されたときに空気の原理を追加し、それを固定空気と呼び、こうして気体化学に貢献した。
ブラックの研究は、様々な形態や混合物において原理がどのように互いに結合するかという疑問に基づいて行われた。彼は、そのような結合を結びつける力を説明するために「親和性」という用語を用いた。 [ 5 ]彼はキャリアを通して、様々な図や数式を用いて、エジンバラ大学の学生たちに様々な実験を通して親和性を操作する方法を教えた。[ 6 ]
ブラックは1750年頃、まだ学生だった頃に、楔形の支点の上に軽量の梁をバランスよく配置した分析天秤を開発した。各アームには皿が取り付けられており、その上に試料または標準分銅が置かれた。この天秤は当時の他のどの天秤よりも精度が高く、ほとんどの化学実験室で重要な科学機器となった。[ 7 ]
ブラックはまた、様々な反応で生成される気体の性質についても研究した。彼は、石灰石（炭酸カルシウム）を加熱したり酸で処理したりすると、「固定空気」と呼ばれる気体が得られることを発見した。彼は、固定空気は空気よりも密度が高く、炎も動物の生命も支えられないことを観察した。ブラックはまた、石灰（水酸化カルシウム）水溶液に気泡を吹き込むと、炭酸カルシウムが沈殿することも発見した。彼はこの現象を利用して、二酸化炭素が動物の呼吸と微生物の発酵によって生成されることを説明した。
1757年、ブラックはグラスゴー大学の医学実践の欽定教授に任命された。1756年かその直後、彼は熱に関する広範な研究を開始した。[ 8 ]
1760年、ブラックは、質量は同じだが温度が異なる2つの物質を混合すると、温度の低い物質が得た熱と温度の高い物質が失った熱は同じであるにもかかわらず、2つの物質の温度変化の度数は異なることに気づいた。ブラックは、オランダの医師ヘルマン・ブールハーフェのためにダニエル・ガブリエル・ファーレンハイトが行った実験について述べた。分かりやすくするために、彼はその実験の仮説的だが現実的な変形について説明した。100 °Fの水と150 °Fの水銀を同じ質量で混合すると、水の温度は20°上昇し、水銀の温度は30°低下する（120 °Fになる）が、水が得た熱と水銀が失った熱は同じである。これにより、熱と温度の区別が明確になった。また、物質によって異なる比熱容量の概念も導入された。ブラックは次のように書いている。「水銀は、水よりも熱を吸収する能力が低い。」[ 9 ] [ 10 ]
1761年、ブラックは、氷の融点に熱を加えると氷と水の混合物の温度が上昇するのではなく、混合物中の水の量が増えることを推論した。さらに、ブラックは、沸騰した水に熱を加えると水と蒸気の混合物の温度が上昇するのではなく、蒸気の量が増えることを観察した。これらの観察から、彼は加えられた熱が氷の粒子と沸騰した水と結合して潜熱になったに違いないと結論付けた。[ 11 ]
潜熱理論は熱力学の始まりを告げるものである。[ 12 ]ブラックの潜熱理論は彼の最も重要な科学的貢献の一つであり、彼の科学的名声は主にこの理論に基づいている。彼はまた、異なる物質は異なる比熱を持つことを示した。
この理論は最終的に、抽象科学の発展だけでなく蒸気機関の発展においても重要な意味を持つことが証明された。[ 13 ]ブラックとジェームズ・ワットは、 1757年頃にグラスゴーで出会い、友人となった。ブラックはワットの初期の蒸気動力の研究に多額の資金援助やその他の支援を提供した。ブラックによる水の潜熱の発見はワットにとって興味深いものであり、[ 14 ]トーマス・ニューコメンが発明した蒸気機関の効率を改善し、熱力学の科学を発展させようとするワットの試みに役立っただろう。
1766年、ブラックは友人でありグラスゴー大学時代の恩師の足跡をたどり、ウィリアム・カレンの後任としてエディンバラ大学の医学・化学教授に就任した（カレンは1755年にエディンバラに移っていた）。グラスゴー大学での彼の後任はアレクサンダー・スティーブンソンが務めた。[ 15 ]
この時点で彼は研究を諦め、教育に専念するようになった。その功績は大きく、彼の講義の聴衆数は30年以上にわたって年々増加し続けた。彼の講義は化学の普及に大きな効果を発揮し、講義に出席することは一種の流行の娯楽にさえなった。
ブラックは大学で最も人気のある講師の一人として広く知られていた。彼の化学の授業には常に非常に多くの学生が集まり、2回または3回出席する学生も多かった。ブラックは最先端のトピックを定期的に紹介し、視覚的に印象的な実験を綿密に選択することに加えて、化学を学生（その多くは14歳という若さだった）にとって身近なものにするための、さまざまな効果的な教育ツールを使用した。[ 16 ] [ 17 ]彼の学生はイギリス全土、植民地、ヨーロッパから集まり、数百人の学生が彼の講義をノートに保存し、大学を卒業後も彼の考えを広めた。
彼は大学の主要な名士の一人となり、彼の講義には30年以上にわたって年々聴衆が増え続けた。それも当然のことだった。彼の容姿と物腰は紳士そのもので、特に好感が持てた。講義中の声は低く、しかし上品で、発音も明瞭だったため、数百人の聴衆にも十分に聞き取れた。彼の話は平易で明快であり、実験による例えも適切だったため、どんな主題についても、最も無学な人でも彼の意見を誤解することはなかった。また、彼の説明は仮説や推測を一切含まない明快なものであったため、聴衆は自分の経験に関する事柄に匹敵するほどの確信を持って彼の結論に依拠した。[ 18 ]
1783年11月17日、彼はエディンバラ王立協会の創設者の一人となった。[ 19 ] 1788年から1790年まで、彼はエディンバラ王立内科医協会の会長を務めた。[ 20 ]彼は、同協会の1774年、1783年、1794年版のエディンバラ薬局方の改訂委員会のメンバーであった。ブラックはスコットランドでジョージ3世の主席侍医に任命された。
ブラックの研究と教育活動は、健康状態の悪化により縮小した。1793年以降、彼の健康状態はさらに悪化し、徐々に教職から身を引いていった。1795年にはチャールズ・ホープが教授職の共同責任者に任命され、1797年に彼は最後の講義を行った。
ブラックはポーカー・クラブの会員だった。彼はアダム・ファーガソンFRSEのいとこであり、親友であり同僚でもあり、ファーガソンは1767年に彼の姪キャサリン・バーネットと結婚した。また、デイヴィッド・ヒューム、アダム・スミス、スコットランド啓蒙主義の文人たちとも交流があった。彼は先駆的な地質学者ジェームズ・ハットンとも親しかった。[ 21 ]
1773年には、旧市街の南側にあるカレッジ・ウィンドに住んでいると記録されている。[ 22 ] 1790年代には、サイエンヌのシルバン・ハウスを夏の別荘として使用した。1991年に除幕された銘板は、彼がその家に住んでいたことを記念している。[ 23 ]
ブラックは生涯独身だった。1799年、エディンバラ南部のニコルソン通り12番地[ 24 ]の自宅で71歳で安らかに亡くなり、グレイフライアーズ墓地に埋葬されている。大きな記念碑は、南西にある封鎖された区画、コヴェナンターズ・プリズンにある。月のクレーター「ブラック」は1976年に彼にちなんで名付けられた[ 25 ]。
2011年、エディンバラ大学での考古学的発掘調査中に、ブラックのものと思われる科学機器が発見された。[ 26 ]
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