Tekanan atmosfera. Sejarah dan intipati penemuan saintifik

PENEMUAN SAINTIFIK PALING PENTING
Perpustakaan percuma / Buku Panduan / Penemuan saintifik yang paling penting

Tekanan atmosfera. Sejarah dan intipati penemuan saintifik

Penemuan saintifik yang paling penting

Buku Panduan / Penemuan saintifik yang paling penting

Kewujudan udara telah diketahui oleh manusia sejak zaman dahulu. Pemikir Yunani Anaximenes, yang hidup pada abad VI SM. e., menganggap udara sebagai asas kepada semua perkara. Pada masa yang sama, udara adalah sesuatu yang sukar difahami, seolah-olah tidak penting - "semangat".

Ahli atom purba Democritus, Epicurus dan Lucretius tidak meragui sifat material udara, yang atomnya, pada pendapat mereka, mempunyai mobiliti dan bentuk bulat. Lebih-lebih lagi, mereka percaya bahawa jiwa itu sendiri mempunyai sifat atomistik, atom-atom jiwa terutamanya ringan, kecil dan mudah alih. Aristotle, meletakkan udara sebagai salah satu daripada empat unsur material, percaya bahawa udara mempunyai berat, dan juga berpendapat bahawa dia dapat mengesahkannya dengan eksperimen, menimbang gelembung "kosong" dan berisi udara. Aristotle sudah sedia maklum tentang kesan sedutan ruang jarang dan diperoleh daripada fakta ini prinsip "alam tidak bertolak ansur dengan kekosongan."

Sebilangan besar peranti pneumatik telah dicipta oleh Reron, yang percaya bahawa udara terdiri daripada zarah yang dipisahkan oleh lompang kecil. Walau bagaimanapun, beliau menganggap kewujudan lompang besar bertentangan dengan alam semula jadi, dan ini menjelaskan sedutan, tindakan pam, sifon, serta fenomena lain yang kini dijelaskan oleh tekanan atmosfera.

Pada era awal Abad Pertengahan, saintis Mesir Al Haytama (Algazena), yang hidup pada abad ke-40, menyatakan idea atmosfera. Dia bukan sahaja tahu bahawa udara mempunyai berat, tetapi ketumpatan udara berkurangan dengan ketinggian, dan dengan penurunan ini dia menjelaskan pembiasan atmosfera. Memerhatikan tempoh senja, Alhazen menganggarkan ketinggian atmosfera kira-kira XNUMX kilometer. Walau bagaimanapun, Eropah zaman pertengahan kembali kepada konsep Aristotelian mengenai empat unsur dan prinsip "ketakutan akan kekosongan", meninggalkan untuk masa yang lama kajian sifat fizikal lautan udara.

Yang pertama secara praktikal mengukur tekanan lautan udara ialah telaga Itali. Inilah cara fakta ini diterangkan dalam "Perbualan" Galileo:

"Saya melihat," kata salah seorang teman bicara Sagredo, "suatu perigi di mana pam diletakkan untuk mengepam air oleh seseorang yang berfikir dengan cara ini untuk mendapatkan air dengan lebih sedikit kesukaran atau dalam kuantiti yang lebih banyak daripada baldi. Pam ini mempunyai omboh dengan injap atas, supaya air dinaikkan melalui sedutan, dan bukan dengan tekanan, seperti yang dilakukan dalam pam dengan injap bawah. tetapi sebaik sahaja air turun di bawah paras ini, pam itu berhenti berfungsi Kali pertama saya melihat kes sedemikian, saya fikir pam itu rosak, dan memanggil tuan untuk membaiki, yang terakhir berkata, bagaimanapun, semuanya teratur. , tetapi bahawa air telah tenggelam ke kedalaman yang tidak dapat dinaikkan oleh pam, sementara dia menambah bahawa pam, mahupun mesin lain yang menaikkan air melalui sedutan, boleh menaikkan air walaupun dengan rambut melebihi lapan belas hasta; sama ada pam lebar atau sempit, ketinggian maksimum tetap sama.

Galileo percaya bahawa ketinggian maksimum tiang air 18 hasta adalah ukuran "takut akan kekosongan." "Oleh kerana tembaga adalah sembilan kali lebih berat daripada air, rintangan terhadap pecah batang tembaga, kerana ketakutan akan kekosongan, adalah sama dengan berat dua hasta rod dengan ketebalan yang sama," tulis Galileo dalam Perbualan.

Dalam erti kata lain, "ketakutan kekosongan" (iaitu, daya tekanan atmosfera) adalah seimbang sama ada dengan berat tiang air 10 meter, atau dengan berat tiang tembaga setinggi 1,12 meter, berjumlah, mengikut Galileo, kepada kira-kira 1 kilogram setiap sentimeter persegi. Oleh itu, pengamal menganggarkan daya tekanan atmosfera dengan ketepatan yang mencukupi, dan pengiraan Galileo adalah betul, walaupun tafsiran pemerhatiannya yang dibuat oleh sarjana Itali masih bersifat skolastik. Satu langkah lagi terpaksa diambil. Dibuat oleh Torricelli.

Evangelista Torricelli (1608–1647) dilahirkan di Faenza, Itali, dalam keluarga bangsawan. Setelah kehilangan bapanya lebih awal, Torricelli dibesarkan oleh bapa saudaranya, seorang sami terpelajar yang menghantarnya ke sekolah Jesuit.

Pada usia lapan belas, Torricelli dihantar ke Rom untuk meneruskan pendidikan matematiknya. Di Rom, Evangelista menjadi rapat dengan seorang pelajar dan pengikut Galileo - Bendetto Castelli (1577-1644). Castelli ialah seorang paderi Dominican dan profesor matematik. Dia mula-mula menyertai ajaran Galileo dan menjadi pembantu yang setia dan kawan ahli sains yang hebat itu.

Pada tahun 1632, "Dialog Mengenai Dua Sistem Dunia" Galileo yang terkenal telah diterbitkan, dan pada tahun 1638 karya terakhir dan terpentingnya, "A Conversation Concerning the Two Sciences", telah diterbitkan. Esei ini mempunyai pengaruh yang kuat terhadap Torricelli, dan di bawah pengaruhnya dia menulis esei "On Natural Accelerating Motion", di mana dia mengembangkan idea Galileo.

Manuskrip Torricelli, gurunya Castelli, meninggalkan Rom ke Venice, membawanya dan dalam perjalanan, setelah melawat Galileo, memperkenalkannya kepadanya. Galileo sangat menyukai karya Torricelli sehingga dia menjemput saintis muda itu ke tempatnya.

Pada Oktober 1641, Torricelli tiba di Arcetri dan mula bekerja untuk menyelesaikan Perbualan, tetapi kerjasamanya dengan Galileo tidak bertahan lama. Galileo meninggal dunia pada Januari 1642.

Duke of Tuscany menjemput Torricelli untuk mengambil jawatan Galileo. Torricelli bersetuju dan menghabiskan sisa hayatnya yang singkat dalam jawatan ini.

Selepas kematian Galileo, dua pelajarnya - Torricelli dan Viviani - bekerja dalam kerjasama rapat. Sekarang tugas utama mereka adalah untuk mengesahkan kaedah eksperimen. Beberapa orang lain menyertai Torricelli dan Viviani. Dari bulatan ini, Akademi Pengalaman Florentine yang terkenal dilahirkan, yang menerima reka bentuk organisasinya pada 19 Jun 1657, sepuluh tahun selepas kematian Torricelli.

Sudah dalam tempoh Rom dalam hidupnya, Torricelli berdiri di ambang penemuan asas - penemuan tekanan lautan udara. Buat masa ini, bagaimanapun, dinamik baru menarik perhatiannya. Dalam karya "On Natural Accelerating Motion", yang dibentangkan oleh Castelli kepada Galilei dan diterbitkan dalam bentuk yang diperluaskan di Florence pada tahun 1641 dalam bahasa Itali di bawah tajuk "Treatise on the Motion of Heavy Bodies" (terjemahan Latin risalah dalam dua buku muncul pada tahun 1644), Torricelli mengembangkan mekanik Galileo.

Torricelli menjadi saintis pertama yang menyelesaikan masalah balistik trajektori jasad yang dilemparkan dalam medan graviti seragam tanpa adanya rintangan udara.

Hasil yang paling luar biasa daripada kerja Torricelli mengenai mekanik ialah penemuannya tentang undang-undang aliran bendalir dari lubang di dalam kapal. Penemuan ini, bersebelahan dengan penyelidikan gurunya Castelli, menjadikannya terkenal sebagai pengasas hidraulik.

Dan akhirnya, Torricelli membuat penemuan terhebat. Dia datang dengan idea untuk mengukur berat atmosfera dengan berat lajur merkuri. Pada tahun 1643, atas arahannya, satu eksperimen telah dijalankan oleh rakan Torricelli Vincenzo Viviani. Percubaan memenuhi semua jangkaan, merkuri berhenti pada ketinggian tertentu, dan "Torricellian lod" terbentuk di atasnya.

Kemudian, Torricelli mengulangi eksperimen dengan dua tiub, seperti yang dilaporkan dalam surat kepada ahli matematik Itali Ricci bertarikh 11 Jun 1644, yang merupakan satu-satunya penerbitan mengenai eksperimen terkenal. Berikut adalah petikan daripada surat tersebut.

"... Ramai yang berpendapat bahawa kekosongan tidak wujud sama sekali; yang lain mengatakan bahawa memperolehnya hanya boleh dicapai dengan mengatasi rintangan alam dan, lebih-lebih lagi, dengan kesukaran yang besar. Saya percaya bahawa dalam semua kes di mana tentangan jelas dikesan apabila memperoleh kekosongan , tidak perlu saya katakan ini kerana sesetengah saintis, melihat kemustahilan untuk menafikan fakta tentangan yang menampakkan dirinya disebabkan oleh graviti udara, semasa pembentukan lompang, tidak mengaitkan rintangan ini kepada tekanan udara, tetapi dengan degil menegaskan bahawa alam semula jadi menghalang pembentukan kekosongan Kita hidup di dasar lautan udara, dan eksperimen membuktikan tanpa keraguan bahawa udara mempunyai berat...

Kami membuat banyak botol kaca dengan tiub dua hasta panjang; kami mengisinya dengan merkuri, memegang lubang dengan jari kami; apabila tiub kemudiannya dimasukkan ke dalam cawan merkuri, ia dikosongkan, tetapi hanya sebahagiannya: setiap tiub kekal diisi dengan merkuri setinggi siku dan satu jari. Ingin membuktikan bahawa vial (di bahagian atas tiub) telah kosong sepenuhnya, cawan yang digantikan telah diisi dengan air, dan kemudian, dengan menaikkan tiub secara beransur-ansur, ia dapat dilihat bahawa sebaik sahaja lubangnya terbuka. di dalam air, merkuri dan seluruh vial dituangkan keluar dari tiub, sehingga di bahagian paling atas, dengan cepat diisi dengan air. Jadi, botol kosong, tetapi merkuri disimpan di dalam tiub. Sehingga kini, telah diandaikan bahawa daya yang mengekalkan merkuri daripada kecenderungan semula jadinya untuk turun terletak di dalam bahagian atas tiub - dalam bentuk kekosongan atau bahan yang sangat jarang. Saya tidak mendakwa bahawa sebabnya terletak di luar kapal: tiang udara 50x3000 langkah menekan tinggi pada permukaan cecair dalam cawan - tidak menghairankan bahawa cecair masuk ke dalam tiub kaca (yang tidak mempunyai tarikan atau tolakan). ) dan naik sehingga tidak diimbangi oleh udara luar. Air, bagaimanapun, naik dalam tiub yang serupa, tetapi lebih panjang, sebanyak kali lebih tinggi daripada berapa kali merkuri lebih berat daripada air ... "

Untuk meyakinkan sepenuhnya, Torricelli menyediakan eksperimen dengan dua paip. Dia ingin menunjukkan bahawa merkuri tidak dipegang oleh mana-mana suka atau tidak suka, dan bentuk ruang di atas merkuri tidak memainkan apa-apa peranan dan ia hanya masalah tekanan udara luaran.

"Pertimbangan ini," sambungnya dalam surat yang sama, "telah disahkan oleh eksperimen, diletakkan serentak dengan dua tiub A dan B, di mana merkuri sentiasa dipasang pada ufuk yang sama AB, ini adalah petunjuk yang boleh dipercayai sepenuhnya bahawa daya tidak di dalam (vakum), kerana daya yang lebih besar mesti berada di dalam kapal AB, di mana terdapat sesuatu yang lebih jarang menarik, dan ia mesti lebih kuat kerana jarang yang lebih lengkap daripada di ruang yang sangat kecil B.

Torricelli berjaya menemui bukti yang lebih penting tentang punca luaran pembentukan lajur merkuri. Para saintis menyedari bahawa ketinggian lajur berubah-ubah, iaitu, tekanan atmosfera berubah. Oleh itu, tiub Torricelli menjadi barometer pertama. Dari pengalaman inilah pemerhatian saintifik tentang cuaca bermula, ciri yang paling penting ialah tekanan dan suhu.

Perlu diingat bahawa percubaan Torricelli tidak sempurna. Ketinggian lajur merkuri yang diberikan olehnya, jika kita mengambil kira ketinggian Florence di atas paras laut, sepadan dengan 74,2 sentimeter merkuri. Nilai kecil nilai ini, nampaknya, boleh dijelaskan oleh fakta bahawa beberapa jumlah udara masih kekal dalam "kosong Torricellian".

Perjuangan menentang doktrin ketakutan akan kekosongan tidak berakhir dengan pengalaman Torricelli. Hipotesis tentang daya yang menahan lajur merkuri hidup lama selepas kematian Torricelli. Pengalaman terkenal Pascal (1623–1662), yang membuktikan bahawa perubahan ketinggian barometer berkaitan dengan ketinggian dan membina barometer air, mengesahkan kesimpulan Torricelli. Tetapi hanya ciptaan pam udara oleh Boyle dan Guericke, serta eksperimen berkesan untuk menunjukkan daya tekanan atmosfera, yang dibuat oleh yang terakhir, akhirnya menghancurkan konsep ketakutan akan kekosongan. Idea udara sebagai sejenis prinsip rohani akhirnya terkubur. Guericke membuktikan dengan pengalaman langsung berat udara dengan menimbang kapal yang dipindahkan dan kapal dengan udara. Pengalaman ini membawanya kepada kesimpulan utama: "Udara tidak diragukan lagi adalah sesuatu badan." Oleh itu, tanggapan bahawa udara adalah salah satu jenis jirim yang boleh dikeluarkan dari tempat yang didudukinya dan membentuk "kosong", "vakum" telah ditubuhkan dalam sains.

Pengarang: Samin D.K.

Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian Penemuan saintifik yang paling penting:

▪ Teori penceraian elektrolitik

▪ Konsep benua hanyut

▪ Teori biologi penapaian

Lihat artikel lain bahagian Penemuan saintifik yang paling penting.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan 15.04.2024

Dalam dunia teknologi moden di mana jarak menjadi semakin biasa, mengekalkan hubungan dan rasa dekat adalah penting. Perkembangan terkini dalam kulit tiruan oleh saintis Jerman dari Universiti Saarland mewakili era baharu dalam interaksi maya. Penyelidik Jerman dari Universiti Saarland telah membangunkan filem ultra nipis yang boleh menghantar sensasi sentuhan dari jauh. Teknologi canggih ini menyediakan peluang baharu untuk komunikasi maya, terutamanya bagi mereka yang mendapati diri mereka jauh daripada orang tersayang. Filem ultra-nipis yang dibangunkan oleh penyelidik, hanya 50 mikrometer tebal, boleh disepadukan ke dalam tekstil dan dipakai seperti kulit kedua. Filem ini bertindak sebagai penderia yang mengenali isyarat sentuhan daripada ibu atau ayah, dan sebagai penggerak yang menghantar pergerakan ini kepada bayi. Ibu bapa yang menyentuh fabrik mengaktifkan penderia yang bertindak balas terhadap tekanan dan mengubah bentuk filem ultra-nipis. ini ...>>

Petgugu Global kotoran kucing 15.04.2024

Menjaga haiwan peliharaan selalunya boleh menjadi satu cabaran, terutamanya dalam hal menjaga kebersihan rumah anda. Penyelesaian menarik baharu daripada pemula Global Petgugu telah dipersembahkan, yang akan menjadikan kehidupan lebih mudah bagi pemilik kucing dan membantu mereka memastikan rumah mereka bersih dan kemas dengan sempurna. Startup Petgugu Global telah melancarkan tandas kucing unik yang boleh menyiram najis secara automatik, memastikan rumah anda bersih dan segar. Peranti inovatif ini dilengkapi dengan pelbagai sensor pintar yang memantau aktiviti tandas haiwan kesayangan anda dan diaktifkan untuk membersihkan secara automatik selepas digunakan. Peranti ini bersambung ke sistem pembetung dan memastikan penyingkiran sisa yang cekap tanpa memerlukan campur tangan daripada pemilik. Selain itu, tandas mempunyai kapasiti storan boleh siram yang besar, menjadikannya sesuai untuk isi rumah berbilang kucing. Mangkuk sampah kucing Petgugu direka bentuk untuk digunakan dengan sampah larut air dan menawarkan pelbagai jenis tambahan ...>>

Daya tarikan lelaki penyayang 14.04.2024

Stereotaip bahawa wanita lebih suka "budak jahat" telah lama tersebar luas. Walau bagaimanapun, penyelidikan baru-baru ini yang dijalankan oleh saintis British dari Universiti Monash menawarkan perspektif baru mengenai isu ini. Mereka melihat bagaimana wanita bertindak balas terhadap tanggungjawab emosi lelaki dan kesanggupan untuk membantu orang lain. Penemuan kajian itu boleh mengubah pemahaman kita tentang perkara yang menjadikan lelaki menarik kepada wanita. Kajian yang dijalankan oleh saintis dari Universiti Monash membawa kepada penemuan baharu tentang daya tarikan lelaki kepada wanita. Dalam eksperimen itu, wanita ditunjukkan gambar lelaki dengan cerita ringkas tentang tingkah laku mereka dalam pelbagai situasi, termasuk reaksi mereka terhadap pertemuan dengan gelandangan. Sebahagian daripada lelaki itu tidak mengendahkan gelandangan itu, manakala yang lain membantunya, seperti membelikan dia makanan. Kajian mendapati lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan lebih menarik perhatian wanita berbanding lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan. ...>>

Berita rawak daripada Arkib

Lampu isyarat akan segera hilang dari jalan raya 22.06.2017

Penyelidik di Agensi Sains, Teknologi dan Penyelidikan Singapura (A*STAR) sedang membangunkan algoritma untuk kawalan trafik automatik di persimpangan. Ia dirancang untuk menggantikan lampu isyarat dengan suar isyarat khas, yang akan menganalisis dalam masa nyata berapa laju kereta bergerak dan sejauh mana ia berada dari persimpangan.

Penyelidik di Agensi Sains, Teknologi dan Penyelidikan Singapura (A*STAR) sedang membangunkan algoritma untuk kawalan trafik automatik di persimpangan. Ia dirancang untuk menggantikan lampu isyarat dengan suar isyarat khas, yang akan menganalisis dalam masa nyata berapa laju kereta bergerak dan sejauh mana ia berada dari persimpangan.

Penghantaran data oleh kereta ke sistem pengurusan trafik akan dijalankan secara automatik. Algoritma khas akan menganalisis data dan merangka jadual paling selamat untuk melepasi persimpangan. Selain itu, tiada siapa yang perlu berhenti di persimpangan - semua pengguna jalan raya akan melepasinya pada selang masa yang selamat. Untuk melakukan ini, sistem akan mempercepatkan dan memperlahankan kereta dalam masa nyata supaya semua orang melintas jalan serata mungkin.

Mana-mana kereta dengan sistem pecutan dan brek autonomi, iaitu kawalan pelayaran adaptif, yang terdapat pada kebanyakan model moden hari ini, akan dapat disambungkan ke sistem kawalan. Sistem penderia dirancang untuk diperkenalkan secara beransur-ansur - pertama untuk bekerja bersama-sama dengan lampu isyarat, dan kemudian bukannya mereka.

Menurut pemaju, kereta akan menjadi lebih pintar, jadi menyepadukannya ke dalam sistem pengurusan trafik tidak akan sukar.

Berita menarik lain:

▪ Stik serat otot tiruan

▪ Labuci berbahaya

▪ NASA akan menghantar angkasawan ke Zuhrah

▪ Transceiver 32Gbps daripada Altera

▪ Tubuh manusia mengandungi 30 trilion sel

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian tapak Perlindungan peralatan elektrik. Pemilihan artikel

▪ artikel Tetapi usia tua berjalan dengan berhati-hati dan kelihatan mencurigakan. Ungkapan popular

▪ artikel Di manakah penguin tinggal? Jawapan terperinci

▪ artikel Seorang pengendali mesin kilang papan dan operator pada talian automatik dan separa automatik dalam kerja kayu, terlibat dalam papan pemotong dan bahan kepingan. Arahan standard mengenai perlindungan buruh