Уильям Фрэнсис Джиок
Уильям Фрэнсис Джиок родился 12 мая 1895 г. в Ниагара-Фоллс
(штат Онтарио, Канада) первым из трех детей американцев Уильяма Текумсеха
Шермана Джиока и Изабеллы Джейн Дункан. Он учился в Мичиганской средней школе,
затем (после смерти отца в 1908 г.) в Ниагара-Фоллском институте. Финансовые
затруднения вынудили его после окончания института безуспешно искать работу на
электростанциях родного города. Электрохимическая компания "Гукер" объявила о
наличии места в проблемной лаборатории одного из ее химических заводов, куда
Уильям был принят в 1913 г. Постепенно новая работа увлекла его, и он решил
стать инженером-химиком.
После двух лет практической деятельности Джиок поступил в
Химический колледж Калифорнийского университета, который закончил с отличием в
1920 г- и стал бакалавром. В том же году его избрали членом совета университета,
а в 1921 г.- членом общества Дж. Гувея- В 1922 г. он защитил докторскую
диссертацию по химии, проведя термодинамические расчеты энтропии различных
веществ.
Дипломная работа в колледже касалась инженерной химии, но
вскоре Уильям увлекся оригинальными исследованиями. Под влиянием профессора Дж.
Н. Льюиса он окончательно решил посвятить себя естественным наукам. В 1922 г.
Джиок начал преподавать химию и через 12 лет стал профессором химии
Калифорнийского университета в Беркли.
С 1932 г. Уильям Джиок женат на Муриел Фрэнсис Ашли (доктор
наук). У них двое сыновей - Уильям и Роберт.
Научная деятельность Джиока
посвящена термодинамике низких температур. В 1905 г. В. Нернст открыл тепловой
закон, на основании которого М. Планк в 1911 г. предположил, что при абсолютном
нуле энтропия всех гомогенных твердых и жидких веществ равна нулю- Интерес
Джиока к третьему закону термодинамики проявился во время работы над докторской
диссертацией "Изменение энтропии в кристаллах глицерина и стекла" под
руководством Г. Е. Гибсона. Основной целью этих исследований, возникших в
результате длительных дискуссий профессоров Льюиса и Гибсона, было
экспериментальное доказательство того, что третий закон термодинамики является
одним из основных законов природы.
Начиная с 1920 г. Дж. Льюис провел серию исследований с целью
проверки теоремы Нернста. В 1927 г. он теоретически доказал, что планковская
трактовка теплового закона неточна- Только идеальный кристалл имеет нулевую
энтропию при Т=0; для жидких и аморфных тел такое соотношение несправедливо. Эта
работа была продолжена Уильямом Джиоком, который экспериментально доказал, что
аморфный глицерин (в отличие от кристаллического) обладает определенной точкой
нулевой энергии.
Работая над получением сверхнизких температур, Джиок (вместе с Д.Макдуголом)
в 1927 г. разработал так называемый адиабатический размагничивающий метод, с
помощью которого в 1933 г. получил (одновременно с голландцем де-Гаазом)
температуру 0,5°К (быстрое испарение гелия дает лишь 1°К). Суть метода
заключалась в следующем. Парамагнитную соль, например сульфат галлия или
хромокалиевые квасцы, охлажденную до температуры жидкого гелия (4,3°К),
подвергали действию сильного магнитного поля. В результате атомы металлов
стремились приобрести минимум энтропии, "выстраиваясь" строго вдоль направления
магнитного поля- Подготовленную таким образом соль адиабатически размагничивали,
энтропия увеличивалась (атомы вновь располагались хаотично), и температура резко
снижалась.
Используя метод охлаждения, Джиок провел экспериментальные
исследования в той температурной области (0,01°К), где термическое движение
атомов практически отсутствует. Это позволило ему определить энергетические
изменения, связанные с переходами в состояниях самих атомов. Работы Джиока по
физике и химии низких температур нашли широкую поддержку и развитие в трудах
советских ученых П. Л. Капицы и Л. Д. Ландау.
Кроме этих термодинамических исследований, Джиок также изучал
молекулярные спектры различных газов, используя которые вычислил величины
энтропии. Его экспериментальные устройства и приборы были настолько точны, что
удалось уменьшить разность между калориметрической и спектроскопической
энтропиями до минимума. Для теоретического анализа этих результатов Джиок
применил статистическую термодинамику и квантовую механику. В 1928 г., определяя
энтропию кислорода по спектрам и теплоемкости при сверхнизкой температуре, Джиок
вместе с Г. Л. Джонсоном предсказал существование в атмосфере Земли изотопов
17О и 18О.
Во время второй мировой войны результаты его теоретических и
практических исследований были использованы для конструирования передвижных
установок сжижения кислорода. В послевоенные годы Джиок занимается практическими
вопросами низкотемпературной физики и химии. Результаты его научной деятельности
представлены в 75 статьях. Он награжден медалями Дж. Гиббса (1951) и Дж. Льюиса
(1956), а также Нобелевской премией по химии 1949 г. за работы в области
химической термодинамики, в особенности относящиеся к поведению веществ при
сверхнизких температурах. Джиок является членом Национальной Академии наук
(США), Американской Академии искусств и наук и других национальных научных
обществ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ind. Eng. Chem., 28, 743 (1936).
2. H. Holtan. Tidsskr.
Kjemi, Bergv. Met, 9, 185 (1949).
3. Les Prix Nobel en 1949. Stockholm, 1950.
4. In: Nobel Lecturies. Chemistry 1942-1962. Amsterdam, 1964, p. 227.
B. M. ТЮТЮННИK
|
