itthon Paprika befőzése

Otto von Guericke: életrajz. Első kísérletek vákuummal Otto von Guericke fontos tapasztalatai

Otto von Guericke(németül: Otto von Guericke; 1602, Magdeburg - 1686, Hamburg) - német fizikus, mérnök és filozófus.

Jogot, matematikát és mechanikát tanult Lipcsében, Jénában és Leidenben. Egy ideig mérnökként szolgált Svédországban. 1646-tól - magdeburgi polgármester. 1650-ben feltalálta a vákuumszivattyúzást, és találmányával tanulmányozta a vákuum tulajdonságait, valamint a levegő szerepét az égési folyamatban és az emberi légzésben. 1654-ben híres kísérletet végzett a magdeburgi féltekékkel, amely bebizonyította a légnyomás jelenlétét; megállapította a levegő rugalmasságát és súlyát, az égést támogató képességet és a hangvezetést.

1657-ben feltalált egy vízbarométert, amellyel 1660-ban a megjelenése előtt 2 órával megjósolta a közelgő vihart, így az egyik első meteorológusként vonult be a történelembe.

1663-ban feltalálta az egyik első elektrosztatikus generátort, amely súrlódással - egy kézzel dörzsölt kéngolyóval - termelt elektromosságot. 1672-ben felfedezte, hogy egy töltött golyó recseg és világít a sötétben (ő volt az első, aki megfigyelte az elektrolumineszcenciát). Ezenkívül felfedezte az egypólusúan töltött tárgyak elektromos taszításának tulajdonságát.

Életrajz

Otto von Guericke gazdag magdeburgi városlakók családjában született. 1617-ben a lipcsei egyetem bölcsészkarára lépett, de 1619-ben a harmincéves háború kitörése miatt kénytelen volt átköltözni a helmstedti egyetemre, ahol több hétig tanult. Majd 1621-től 1623-ig a jénai egyetemen jogtudományt, 1623-tól 1624-ig a leideni egyetemen tanult egzakt tudományokat és erődművészetet. Tanulmányait kilenc hónapos angliai és franciaországi oktatási úttal fejezte be. 1625 novemberében visszatért Magdeburgba, majd a következő évben feleségül vette Alemann Margitot, és beválasztották a városbíró kollégiumi tanácsába, amelynek tagja is maradt öreg koráig. Tisztviselőként az építkezésért, 1629-ben és 1630-1631-ben a város védelméért is felelős volt.

Bár maga Guericke nem osztotta Magdeburg lakóinak rokonszenvét II. Gusztáv Adolf svéd protestáns király iránt, amikor májusban a Katolikus Liga csapatai Johann Tserclas Tilly vezetésével lerohanták és elpusztították a várost, elvesztette vagyonát, és majdnem haldoklik, elfogták Fermersleben közelében. Innen Ludwig Anhalt-Köthen herceg közvetítésének köszönhetően háromszáz tallérért megvásárolták. Miután családjával Erfurtba költözött, Guericke erődmérnök lett II. Gustav Adolf szolgálatában (1636-ig töltötte be ezt a pozíciót).

1632 februárjában az egész Guericke család visszatért Magdeburgba. A következő tíz évben von Guericke végezte az 1631-ben tűzvészben elpusztított város helyreállítását. Saját otthonát is újjáépítette. Svéd, majd 1636-tól szász uralom alatt részt vett Magdeburg közügyeiben. 1641-ben a város pénztárnoka, 1646-ban pedig polgármester lett. Ezt a tisztséget harminc évig töltötte be. 1642 szeptemberében Guericke meglehetősen veszélyes és csúszós diplomáciai tevékenységbe kezdett (1663-ig), és a drezdai szász választófejedelem udvarához fordult, hogy enyhítse a kemény szász katonai rezsim Magdeburgban. Részt vett különösen a vesztfáliai béke megkötésében, a nürnbergi békekongresszus munkájában (1649-1650) és a regensburgi Reichstag feloszlatásában (1653-1654). Ennél a feloszlatásnál Guericke tudományos és diplomáciai érdekei egybeestek. Meghívásra számos kísérletét bemutatta a Római Birodalom legmagasabb méltóságai előtt, akik közül az egyik, de Johann Philipp von Schonborn érsek megvásárolta Guericke egyik készülékét, és elküldte a würzburgi jezsuita kollégiumba. Az intézmény filozófia és matematika professzora, Caspar Schott érdeklődni kezdett az új termék iránt, és 1656-tól rendszeresen levelezni kezdett Otto von Guericke-kal. Ennek eredményeként először Schott Mechanica Hydraulico-pneumatica című, 1657-ben megjelent könyvének mellékletében publikálta tudományos munkáját. 1664-ben Schott kiadta a Techica curiosa Würzburgban című könyvét, amely információkat tartalmazott Guericke kísérleteiről. Egy évvel korábban maga Guericke készítette elő alapművének, az Experimenta Nova (ut vocantur) Magdeburgica de Vacuo Spationak a kéziratát, de 1672-ben adták ki Amszterdamban.

Német tudós, feltaláló és politikus. Leginkább a vákuum fizikájával kapcsolatos munkáiról, az elektrosztatikus taszítás demonstrálására szolgáló kísérleti technikák megalkotásáról, valamint a „távoli kölcsönhatás” és az „abszolút tér” elméleteinek támogatásáról ismert.

A legendás "Magdeburgi féltekék" egy időben jelentős szenzációt keltettek Németországban. Otto von Guericke fizikus két félgömböt összekapcsolt, levegőt pumpált belőlük, és bebizonyította, hogy a levegő olyan erővel nyomja ezt a szerkezetet, hogy még 16 ló sem tudja áttörni a gömböt. A vákuummal végzett kísérletezés azonban korántsem volt von Guericke egyetlen hobbija – a fizikus sok hasznos dolgot tett az elektrosztatikus szakemberek jövő nemzedékei számára, valamint közszereplőként Magdeburg lakosai számára.

Von Guericke a németországi Magdeburgban született. 1617-ben a lipcsei egyetem hallgatója lett. A harmincéves háború megakadályozta Ottót abban, hogy Lipcsében folytassa tanulmányait, és arra kényszerítette, hogy az ország más oktatási intézményeiben keressen sikereket. Von Guericke egy 9 hónapos franciaországi és angliai utazással fejezte be tanulmányait. 1626-ban visszatérve Magdeburgba von Guericke megnősült.

Otto von Guericke nem osztotta a városiak lelkesedését Gustavus Adolphus iránt, ami azonban nem segítette őt különösebben Magdeburg 1631. májusi bukásakor. Von Guericke-nak szerencséje volt túlélni, bár még mindig elvesztette szabadságát és vagyona nagy részét. Egy ideig mérnökként dolgozott; Családjának csak 1632 februárjában sikerült visszatérnie Magdeburgba. A következő 10 évben von Guericke aktívan részt vett a nagyrészt lerombolt város helyreállításában; Otto sok időt szentelt a társadalmi tevékenységeknek – még arra is volt lehetősége, hogy egy ideig polgármesterként szolgáljon. Von Guericke gyakran vett részt diplomáciai missziókban.

1654-ben Otto von Guericke-nak lehetősége volt bemutatni vákuummal végzett kísérleteit a Római Szent Birodalom legmagasabb rangjai előtt.

rii. Egy idő után von Guericke művei felkeltették Robert Boyle figyelmét; egy időben hasonló kutatásokat végzett, és rendkívül érdeklődött a német munkája iránt.

Von Guericke továbbra is meglehetősen aktív tudományos tevékenységet folytatott; Leginkább „életművére” koncentrált – az „Ottonis de Guericke Experimenta Nova (ut vocantur) Magdeburgica de Vacuo Spatio” című könyvre. Otto gondosan dokumentálta a vákuummal és az elektrosztatikával kapcsolatos kísérleteket; Útközben ő volt az első a világon, aki egyértelműen kimutatta az elektrosztatikus taszítást. Von Guericke maga állította, hogy a könyvön végzett munka végül 1663. május 14-én ért véget; megjelenése azonban akár 9 évet is késett.

A 17. század 60-as éveiben világossá vált, hogy Magdeburg általában és von Guericke minden próbálkozása a város szabad státuszának kiiktatására kudarcot vallott; A városlakók aláírtak egy megállapodást, melynek értelmében a brandenburgi katonák helyőrségét fogadták falaik közé, és megállapodtak abban, hogy tisztelegnek I. Friedrich Vilmos választófejedelem (Brandenburgi I. Friedrich Vilmos választófejedelem) előtt. Von Guericke azonban sok szempontból profitált ebből – a választófejedelem a tudomány aktív mecénása volt. A megjelent "Experimenta Nova" még egy Friedrich Wilhelmnek szóló dedikációt is tartalmazott; Ekkor már a tudós sokat köszönhetett a választófejedelemnek. 1666-ban Otto von Guericke nemesi címet is kapott I. Lipót császártól. Otto ekkor változtatta vezetéknevét „Gericke”-ről „Guericke”-re, és hozzáadta a „von” előtagot a nevéhez.

1667-ben von Guericke eleget tett a már jó ideje érkezett kéréseknek, és felszabadította a korábban elfoglalt polgári állásokat. 1681-ben Otto von Guericke és második felesége, Dorothea elhagyta Magdeburgot, hogy elkerülje a pestisjárvány kitörését; A pár von Guericke fiával, Hans Ottóval telepedett le Hamburgban. Otto von Guericke meghalt Hamburgban; 1686. május 11-én történt. Von Guericke holttestét Magdeburgban temették el.

1657-ben feltalált egy vízbarométert, amellyel 1660-ban a megjelenése előtt 2 órával megjósolta a közelgő vihart, így az egyik első meteorológusként vonult be a történelembe.

Tudományos tevékenység

A tudományos törekvések iránti egyértelmű hajlama ellenére Otto von Guericke soha nem zárkózott el a szülővárosa által rábízott polgári kötelezettségek elől, és miután az ország szinte legzűrzavarosabb időszakában elfogadta Magdeburg város polgármesterének tiszteletbeli tisztét, állandóan távozni kényszerült különféle diplomáciai megbízatások teljesítésére; Ha azt is hozzátesszük, hogy 32 éven át töltötte be ezt az elfoglalt beosztást, és előtte volt hadifogságban és katonai szolgálatban, valamint erődítmények és hidak építésével foglalkozott, akkor nem lehet csodálkozni azon, hogy kitart a amelyet szabad napjaiban és óráiban a fizika kedvenc tevékenységeinek szentelt, és olyan jelentős számú találmánynak és új kísérletnek szentelte magát, amelyekkel gazdagította a tudományt, és amelyek részletes leírását híres könyvében hagyta meg: „Ottonis de Guericke Experivmenta Nova (ut vacantus) Magdeburgica.”

Guericke fizikusként elsősorban kísérletező volt, aki teljesen megértette a kísérlet tudományos jelentőségét, ami az ő idejében a zsenialitás jelének tekinthető. A 17. században még nagyon nehéz volt lemondani arról a skolasztikus irányzatról, amely oly sokáig uralta a tudományt, és hozzászoktatni az elmét a megfigyelt jelenségek független értékeléséhez. A tudósok közül csak kevesen mondhatnák úgy, mint Guericke:

Kísérletek vákuummal

Guericke még semmit sem tudott a higanybarométer (1643) feltalálásáról és az úgynevezett Torricelli-üresről, de kitartóan kísérletekkel igyekezett elpusztítani az üres térről szóló ősi filozófiai vitát. Így 1650 körül ennek a kitartásnak az eredménye a légszivattyú feltalálása.

Guericke, mint ismeretes, eleinte nem tartotta lehetségesnek a levegő közvetlen kiszivattyúzását, és egy hermetikusan lezárt hordóban üres teret akart kialakítani az azt megtöltő víz eltávolításával. Ebből a célból a hordó aljára egy szivattyút szerelt, gondolván, hogy csak a készülék ilyen elrendezésével követi a víz a gravitációja miatt a szivattyú dugattyúját. Ebből azt látjuk, hogy Guericke-nak eleinte még nem volt határozott fogalma a légköri nyomásról és általában a levegő rugalmasságáról. Amikor ez az első próbálkozás kudarcot vallott, mivel a külső levegő a hordó repedésein és pórusain keresztül sziszegve sziszegte be a keletkező üregbe, Guericke megpróbálta egy másik, szintén vízzel teli hordóba helyezni a hordót, hogy ezzel megvédje az űrt a beáramló levegőtől. azt kívülről. A kísérlet azonban ezúttal sem járt sikerrel, mert a külső hordóból a víz a légköri nyomás hatására a pórusokon keresztül a belsőbe áramlott és kitöltötte az űrt. Aztán végül Guericke úgy döntött, hogy egy szivattyút alkalmaz a levegő közvetlen kiszivattyúzására egy rézgömb alakú edényből, továbbra is ragaszkodott ahhoz a téves feltételezéséhez, hogy a levegő, akárcsak a víz, csak a gravitációja miatt tudja követni a szivattyú dugattyúját, ezért most a szivattyút csavarozták. az edény aljára és függőlegesen helyezkedik el. A kiszivattyúzás eredménye teljesen váratlan volt, és minden jelenlévőt megijesztett: a rézgolyó nem bírta a külső nyomást, ütéssel gyűrődött és lapított. Ez arra kényszerítette Guericke-ot, hogy erősebb és szabályosabb alakú tankokat készítsen elő a következő kísérletekhez. A szivattyú kényelmetlen elhelyezkedése miatt Guericke hamarosan arra kényszerítette, hogy egy speciális állványt építsen az egész készülékhez, és egy kart rögzítsen a dugattyúhoz; Így készült el az első légszivattyú, amelyet a szerző Antlia pneumaticának nevezett el. Természetesen az eszköz még mindig nagyon messze volt a tökéletestől, és legalább három emberre volt szükség a dugattyú és a csapok vízbe merített manipulálásához, hogy jobban elszigetelje a keletkező űrt a külső levegőtől.

Robert Boyle, aki jelentős fejlesztéseket hajtott végre a pneumatikus gépen, Otto von Guericke-ot tartotta igazi feltalálójának. És bár Guericke kutatása kezdetén tévesen értelmezte eszközének működését (a gravitáció, és nem a tartályba zárt levegő rugalmassága alapján), ennek ellenére láthatóan jól értette az abszolút üresség elérésének lehetetlenségét. légszivattyú segítségével.

Guericke-ot csak a légvákuumszivattyú feltalálójának kell tekinteni: a nyomószivattyúkat az ókorban is ismerték, feltalálásukat Ctesibiusnak tulajdonítják, aki a Kr.e. 2. században élt. e. Alexandriában. A fúvópisztolyokat már Guerick is ismerte, de a légrugalmasság fogalmára csak a pumpája megkonstruálása után, sok kísérlet alapján jutott el. Nyilvánvalóan ez a ma annyira elemi kérdés az akkori egyik legnehezebb kérdésnek tekinthető, és a Boyle-Mariotte törvény 1676 körüli felállítása az akkori emberi elme egyik legfontosabb hódítása volt.

A kísérletek, amelyeket Guericke nyilvánosan bemutatott légszivattyúival, nagy hírnevet hoztak neki. Különféle magas rangú tisztviselők különleges utazásokat tettek Magdeburgba, hogy személyesen ellenőrizzék ezen új termékek érvényességét. A magdeburgi féltekékkel végzett jól ismert kísérletet 1654-ben mutatták be Regensburgban a Reichstag idején. A tapasztalatok igazolják a légnyomás jelenlétét. Más pneumatikus kísérleteit ma is megismétlik az iskolai fizikaórákon, és leírják a tankönyvekben.

Guericke egyik kísérlete a következő volt: egy levegővel töltött golyó és egy másik, amelyből a levegőt előzőleg kiszivattyúzták, csövön keresztül kommunikált; majd az első golyó levegője olyan nagy sebességgel behatolt az üres labdába, hogy Guerike megmutatta ennek a jelenségnek a hasonlóságát a földi viharokkal.

A légrugalmasságának demonstrálására akkoriban találták ki a légrugalmasság bizonyítására a szorosan megkötött bikahólyaggal végzett kísérletet is, amely egy pneumatikus gép harangja alatt megduzzad, majd végül szétreped. Miután egyszer megértette a rugalmasság eme jelenségeit, Guericke gyorsan továbblépett, és következtetéseit mindig szigorúan logikai sorrend különböztette meg. Hamarosan elkezdte bizonyítani, hogy mivel a levegőnek súlya van, a légkör nyomást fejt ki önmagára, és a föld felszínén lévő alsó légrétegeknek, mint a leginkább összenyomottnak, a legsűrűbbnek kell lenniük. A rugalmasság e különbségének világos bemutatására a következő csodálatos kísérlettel állt elő: egy levegővel töltött labdát daruval lezártak, és egy magas toronyba helyezték át; ott a csap kinyitásakor észrevették, hogy a levegő egy része kiszállt a ballonból; ellenkezőleg, ha a labdát levegővel megtöltötték és magasba zárták, majd lefelé mozgatták, akkor a csap kinyitásakor a levegő beáramlott a labdába. Guericke nagyon jól értette, hogy e kísérlet meggyőzésének szükséges feltétele a hőmérséklet állandósága, és gondoskodott arról, hogy a levegővel szállított ballon „a torony alján és tetején egyformán melegedjen”. Hasonló kísérletek alapján arra a következtetésre jutott, hogy „egy ismert térfogatú levegő tömege nagyon relatív”, mivel ez a tömeg a földfelszín feletti magasságtól függ. Mindezen megfontolások eredménye egy „manométer”, azaz „egy adott térfogatú levegő sűrűsége vagy tömege közötti különbség mérésére tervezett műszer” megalkotása. Manapság ezt a kifejezést a gázok rugalmasságának (nyomásának) higanymilliméterben kifejezett mérésére szolgáló eszközre használjuk. Robert Boyle, aki részletesen leírta, Guericke készülékének a „statikus barométer” vagy „baroszkóp” nevet adta, amelyet korunkban is használnak. Ez az Arkhimédész törvényein alapuló eszköz egy nagy üreges golyóból áll, amelyet egy kis súlyú egyensúlyi gerenda segítségével egyensúlyoznak ki. Guericke baroszkópjában a labda átmérője körülbelül 3 méter volt. Guericke Caspar Schottnak () írt levelében írta le először 1661-ben.

Víz barométer

Korábban, 1657 körül Guericke megépítette grandiózus vízbarométerét. 1654-ben Regensburgban tartózkodva tanult (egy szerzetestől, Magnustól) Torricelli kísérleteiről. Lehetséges, hogy ez a fontos hír késztette ugyanennek a kérdésnek a megválaszolására, esetleg önállóan jutott el a vízbarométer feltalálásához, amelynek kialakítása szorosan összefügg korábbi pneumatikus kísérleteivel. Bárhogy is legyen, ez a készülék már 1657-ben is létezett, mivel a jelek szerint azóta is megfigyelhető a leolvasások időjárási viszonyoktól való függése. Egy hosszú (20 magd. könyök) rézcsőből állt, amelyet a háromemeletes Guericke-ház külső falához erősítettek. A cső alsó végét egy vízzel töltött edénybe merítették, a felső végét üvegcsővel kiegészítve csappal látták el, és légszivattyúhoz lehetett csatlakoztatni. Amikor a levegőt kiszivattyúzták, a víz a csőben 19 könyök magasra emelkedett; majd elzárták a csapot, és leválasztották a barométert a szivattyúról. Hamarosan ennek a készüléknek a segítségével Guericke felfedezte, hogy a légköri nyomás folyamatosan változik, ezért barométerét Semper vivum szavakkal nevezte el. Aztán észrevéve a kapcsolatot a csőben lévő víz magassága és az időjárási állapot között, Wettermannchennek nevezte el. A nagyobb hatás érdekében a víz felszínén egy üvegcsőben egy kinyújtott kezű emberalak alakú úszó volt, amely a különféle időjárási viszonyoknak megfelelő feliratokkal ellátott asztalra mutatott; az eszköz többi részét szándékosan faburkolattal álcázták. Könyvében Guericke az Anemoscopium nevet adta barométerének. 1660-ban Magdeburg összes lakosát rendkívüli felháborodásba hozta azzal, hogy 2 órával a kezdete előtt erős vihart jósolt.

A levegő szerepének tanulmányozása az égési folyamatban és a hangátvitelben

Guericke a levegőt választotta kutatásának tárgyául, és kísérletileg próbálta bizonyítani annak szükségességét olyan jelenségekben, mint a hang távoli átvitele és az égés. A jól ismert kísérlettel egy légszivattyú motorháztetője alatti csengővel rukkolt elő, és az égés kérdésében jelentősen megelőzte kora filozófusait, akiknek a leghomályosabb elképzeléseik voltak erről a jelenségről. Például Rene Descartes 1644-ben érveléssel próbálta bizonyítani, hogy egy lámpa hermetikusan lezárt térben addig éghet, ameddig csak akarja.

Guericke, miután megbizonyosodott arról, hogy a gyertya nem éghet a tartályban, amelyből a levegőt kiszívták, egy speciálisan erre a célra tervezett berendezéssel bebizonyította, hogy a láng felemészti a levegőt, vagyis a levegő egy részét (a véleménye szerint körülbelül 1/10) égés hatására megsemmisül. Emlékezzünk arra, hogy ebben a korszakban még nem volt kémiai információ, és senkinek fogalma sem volt a levegő összetételéről; Ezért nem meglepő, hogy Guericke nem tudta megmagyarázni, hogy az égés során a levegő egy része elnyelődött, és csak annyit mondott, hogy a láng rontja a levegőt, mert a gyertyája zárt térben viszonylag gyorsan kialudt. Mindenesetre sokkal közelebb volt az igazsághoz, mint azok a 17. századi kémikusok, akik megalkották a flogiszton-hipotézist.

A hő levegőre gyakorolt hatásának vizsgálata

Guericke a hő levegőre gyakorolt hatását is tanulmányozta, és bár az akkor ismert műszerekhez képest (amelyeket az ő idejében Olaszországban caloris mensornak hívtak) nem hajtott végre jelentős fejlesztéseket a léghőmérő kialakításában, ennek ellenére nyugodtan kijelenthetjük. hogy ő volt az első meteorológus időben. Anélkül, hogy érintenénk a hőmérő feltalálásának vitatott és lényegében lényegtelen kérdését, amelyet leggyakrabban Galileinek, de Drebbelnek és Sanctorius orvosnak is tulajdonítanak, csak azt jegyezzük meg, hogy eredeti formája rendkívül tökéletlen volt: egyrészt azért, mert a hőmérő leolvasása a készüléket nem csak a hőmérséklet, hanem a légköri nyomás is befolyásolta, másodsorban pedig a hőhatások összehasonlítására szolgáló meghatározott mértékegység (fok) hiánya miatt.

Az akkori (levegő) hőmérő egy tartályból állt, amelynek csöve nyitott végével egy vízzel töltött edénybe merült; a csőben megemelt víz szintje nyilvánvalóan a tartályban lévő levegő hőmérsékletétől és a külső légköri nyomástól függően változott. Furcsa, hogy Guericke, akinek ez utóbbi befolyást jól ismernie kellett, nem figyelt rá, legalábbis a hőmérőjében ez a hatás nem szűnt meg. Maga a kizárólag a külső levegő hőmérséklet-változásainak megfigyelésére szolgáló, ezért a ház külső falára barométerként elhelyezett készülék egy körülbelül félig alkohollal megtöltött szifoncsőből (fém) állt; a cső egyik vége egy nagy, levegőt tartalmazó labdával kommunikált, a másik nyitott volt és egy úszót tartalmazott, amelyből egy szál futott át egy blokkon; A cérna végén egy fafigura lendült szabadon a levegőben, kezével egy 7 osztású mérlegre mutatva. A készülék minden részletét, kivéve a labdát, amelyen a Perpetuum mobile felirat pompázott, a figurákat és a mérleget szintén deszkákkal borították. A skála szélső pontjait a következő szavakkal jelöltük: magnus frigus és magnus calor. A középső vonal sajátos, mondhatni klimatikus jelentéssel bírt: annak a léghőmérsékletnek kellett megfelelnie, amelyen Magdeburgban megjelennek az első őszi éjszakai fagyok.

Ebből arra következtethetünk, hogy bár az első próbálkozások a hőmérő skálán a 0° megjelölésére a kísérleti fizika történetében híres Firenzei Akadémiához (Del Cimento) tartoztak, Guericke is megértette, mennyire fontos és szükséges, hogy legalább egy állandó pontja a hőmérős skálán, és ahogy látjuk, megpróbált új lépést tenni ebbe az irányba, és az első őszi fagyoknak megfelelő tetszőleges vonalat választotta hőmérőjének szabályozására.

Az elektromosság tanulmányozása

Térjünk át a fizika egy másik területére, ahol a Guericke név is jól megérdemelt hírnevet élvez. Az elektromosságról beszélünk, amely akkoriban, úgymond, Hilbert kísérleti kutatásai által életre hívott, néhány töredékes tény formájában csak egy jelentéktelen és érdektelen embriót képviselt annak a grandiózus erőnek, amely győzelemre volt hivatva. az egész civilizált világ figyelmét, és behálózza vezetőik világhálóját.

Otto von Guericke-ot néha csak a fizikai eszközök szellemes feltalálójának nevezik, aki nagyszabású kísérleteivel igyekszik híressé válni kortársai körében, és keveset törődik a tudomány fejlődésével. De Ferdinand Rosenberger (1845-1899) „A fizika története” című művében teljesen jogosan jegyzi meg, hogy az ilyen szemrehányás minden alapot nélkülöz, mivel Guericke-nak nem az volt a kizárólagos célja, hogy meglepje a közvéleményt. Mindig tisztán tudományos érdekek vezérelték, és kísérleteiből nem fantasztikus ötleteket, hanem valódi tudományos következtetéseket vont le. Ennek legjobb bizonyítéka a statikus elektromosság jelenségeivel foglalkozó kísérleti tanulmányai, amelyek akkoriban - ismételjük - még keveseket érdekeltek.

Hilbert kísérleteit meg akarva ismételni és tesztelni, Guericke feltalált egy elektromos állapot megállapítására szolgáló eszközt, amely bár a szó valódi értelmében nem nevezhető elektromos gépnek, mert hiányzott belőle a súrlódás által kifejlesztett elektromosság összegyűjtésére alkalmas kondenzátor, mégis kiszolgálta. prototípusként minden későn rendezett elektromos felfedezéshez. Ennek mindenekelőtt magában kell foglalnia az elektromos taszítás felfedezését, amely Gilbert számára ismeretlen volt.

Az elektromos állapot fejlesztésére Guericke egy meglehetősen nagy kéngolyót készített, amelyet egy átfűzött tengelyen keresztül forgásba állítottak, és száraz kézzel egyszerűen megdörzsölték. Miután felvillanyozta ezt a labdát, Guericke észrevette, hogy a labda által vonzott testek érintés után taszítják; majd azt is észrevette, hogy a levegőben szabadon lebegő pihedarabot, amely magához vonzza, majd eltolja a labdától, más testek vonzzák. Guericke azt is bebizonyította, hogy az elektromos állapot szálon (vászon) keresztül történik; de ugyanakkor mit sem tudván a szigetelőkről, a szál hosszát csak egy könyökre vette, és csak függőleges helyzetet tudott adni neki. Ő volt az első, aki elektromos izzást észlelt a sötétben kéngömbjén, de nem kapott szikrát; halk recsegést is hallott „a kéngömbben”, amikor a füléhez közel vitte, de nem tudta minek tulajdonítani.

A mágnesesség tanulmányozása

A mágnesesség területén Guericke több új megfigyelést is tett. Megállapította, hogy az ablakrácsokban lévő függőleges vasrudak önmagukat mágnesezték, felül az északi pólusokat, alul a déli pólusokat képviselve, és megmutatta, hogy lehetséges egy vascsík enyhén mágnesezhető úgy, hogy a meridián irányába helyezi. és kalapáccsal megüti.

Kutatások a csillagászatban

Csillagászatot is tanult. A heliocentrikus rendszer híve volt. Kidolgozta saját kozmológiai rendszerét, amely abban különbözött a kopernikuszi rendszertől, hogy a végtelen tér jelenlétét feltételezte, amelyben az állócsillagok eloszlanak. Úgy vélte, hogy a világűr üres, de az égitestek között nagy hatótávolságú erők vannak, amelyek szabályozzák a mozgásukat.

A filatéliában

1936-os német bélyeg

NDK-s bélyeg 1977

NDK bélyeg 1969

2002-es német bélyeg

Aktobe régió Alga kerületi Marzhanbulak középiskola

"Zhas Kanat" Diákok Tudományos Társasága

Szmirnov Szergej Andrejevics

Kamzin Isazhan Myrzakhanovich

Tantárgy:

Légköri nyomás

Irány:

Tudományos és technológiai haladás - mint kulcsfontosságú láncszem

gazdasági növekedés

Szakasz: technika

Felügyelő: Esmagambetov

Karymsak Arystanuly,

fizika tanár

Tudományos tanácsadó:

Aktobe regionális docens

K. Zsubanovról elnevezett Állami Egyetem

a fizikai tudományok kandidátusa, S.K. Tulepbergenov

Marzhanbulak-2013

I. Bevezetés

(A Föld légburkáról)

II. Kutatási rész

2.1. Evangelista Torricelli (1608-1647)

2.2. Daniel Bernoulli (1700-1782)

2.3. Otto von Guericke történelmi tapasztalata (1654)

2.4. Pascal vízbarométer (1646)

2.5. Érdekes kísérletek a légköri nyomással kapcsolatban

Egyszerű kísérletek segítenek megérteni, hogyan működik Bernoulli törvénye

II. Következtetés

IV. Felhasznált irodalom jegyzéke

Bevezetés

(A Föld légburkáról)

Már az ókorban is észrevették az emberek, hogy a levegő nyomást gyakorol a földi tárgyakra, különösen viharok és hurrikánok idején. Ezt a nyomást használta, és arra kényszerítette a szelet, hogy mozgassa a vitorlás hajókat és forgassa a szélmalmok szárnyait. Azonban sokáig nem lehetett bizonyítani, hogy a levegőnek van súlya. Csak a 17. században végeztek kísérletet, amely igazolta a levegő súlyát. Olaszországban 1640-ben Toszkána hercege úgy döntött, hogy szökőkutat épít palotájának teraszára. Ennek a szökőkútnak a vizét egy közeli tóból kellett volna kiszivattyúzni, de a víz nem folyt 10,3 méternél magasabbra. A herceg az akkor már nagyon öreg Galileihoz fordult tisztázásért. A nagy tudós összezavarodott, és nem találta azonnal, hogyan magyarázza ezt a jelenséget. És csak Galilei tanítványa, Evangelista Torricelli mutatta meg 1643-ban, hogy a levegőnek van súlya. V. Vivianival együtt Torricelli elvégezte az első kísérletet a légköri nyomás mérésére, feltalálva a Torricelli csövet (az első higanybarométert), egy üvegcsövet, amelyben nincs levegő. Egy ilyen csőben a higany körülbelül 760 mm magasra emelkedik, és azt is kimutatta, hogy a légkör nyomását egy 32 láb, azaz 10,3 méteres vízoszlop egyensúlyozza ki.

A légköri nyomás a légkör nyomása a benne lévő összes tárgyra és a Föld felszínére. A légköri nyomást a levegő gravitációs vonzása hozza létre a Föld felé.

A Nemzetközi Geofizikai Unió döntése (1951) értelmében általánosan elfogadott, hogy a Föld légköre 5 rétegből áll: troposzférából, sztratoszférából, mezoszférából, termoszférából és exoszférából. Ezeknek a rétegeknek nincs mindenhol egyértelmű határa, vastagságuk a földrajzi szélesség, a megfigyelési hely és az idő függvényében változik.

A légkör fontosságáról szólva meg kell jegyezni, hogy az atmoszféra megvéd minden földi életet az ultraibolya sugárzás pusztító hatásaitól, a Földnek a Nap sugarai általi gyors felmelegedésétől és a gyors lehűléstől. Ez egyben hangtovábbító is. A légkör szétszórja a napfényt, ezáltal megvilágítja azokat a helyeket, ahová a közvetlen napsugarak nem érnek el.

MI TÖRTÉNNE A FÖLDÖN, ha a légkör hirtelen eltűnne?

A Földön a hőmérséklet körülbelül -170 °C lenne, minden víztér megfagyna, a földet jeges kéreg borítja.Teljes csend lenne, hiszen a hang nem terjed az ürességben; az ég feketévé válna, mivel az égbolt színe a levegőtől függ; Nem lennének szürkület, hajnal, fehér éjszakák.A csillagok pislákolása megszűnne, és maguk a csillagok nem csak éjszaka, hanem nappal is láthatóak lennének (nappal nem látjuk őket a napfény szóródása miatt levegő részecskéi által). Az állatok és növények elpusztulnának.

A Föld felszínén a légköri nyomás helyenként és időben változik. Különösen fontosak az időjárást meghatározó, nem periodikus légköri nyomásváltozások, amelyek a lassan mozgó nagynyomású területek (anticiklonok) és viszonylag gyorsan mozgó hatalmas örvények (ciklonok) kialakulásához, kialakulásához és pusztulásához kapcsolódnak, amelyekben alacsony nyomás uralkodik. A légköri nyomás tengerszinti ingadozásait 641-816 Hgmm tartományban figyelték meg. Művészet. (a tornádón belül a nyomás leesik és elérheti az 560 Hgmm-t).

A normál légköri nyomás 760 Hgmm nyomás. tengerszinten 0°C-on. (International Standard Atmosphere – ISA) (101 325 Pa). Minden reggel az időjárás-jelentések tengerszinti légnyomásról számolnak be.
Miért van az, hogy a szárazföldön mért légköri nyomást leggyakrabban tengerszintre fordítják? A helyzet az, hogy a légköri nyomás csökken a magassággal, és meglehetősen jelentősen. Tehát 5000 m magasságban már körülbelül kétszer alacsonyabb. Ezért ahhoz, hogy képet kapjunk a légköri nyomás valós térbeli eloszlásáról, és összehasonlíthassuk értékét különböző területeken és különböző magasságokban, összeállítsuk a szinoptikus térképeket stb., a nyomást egyetlen szintre csökkentjük, azaz. a tengerszintre.
A 187 m tengerszint feletti magasságban található meteorológiai állomás helyszínén mért légnyomás átlagosan 16-18 Hgmm. Művészet. alacsonyabb, mint lent a tengerparton. Ha 10,5 métert emelkedik, a légköri nyomás 1 Hgmm-rel csökken.

A légköri nyomás nemcsak a magassággal változik. A Föld felszínének ugyanazon a pontján a légköri nyomás néha növekszik, néha csökken. A légköri nyomás ingadozásának oka, hogy a légnyomás a hőmérsékletétől függ. A levegő melegítéskor kitágul. A meleg levegő könnyebb, mint a hideg, ezért 1 m 3 azonos magasságú levegő tömege kevesebb, mint 1 m 3 hideg levegő. Ez azt jelenti, hogy a meleg levegő nyomása a földfelszínen kisebb, mint a hideg levegőé.

A „normál” légköri nyomás egy 760 mm magas higanyoszlop tömegével egyenlő nyomás 0,0 °C hőmérsékleten, 45 ° szélességi körön és tengerszinten. Az SI rendszerben a nyomás alapegysége a pascal [Pa]; 1 Pa= 1 N/m2. Az SI rendszerben 101325 Pa vagy 101,3 kPa vagy 0,1 MPa.

EVANGELISTA TORRICELLI (1608–1647)

Evangelista Torricelli olasz matematikus és fizikus szegény családban született Faenzában, és nagybátyja nevelte fel. Egy jezsuita főiskolán tanult, majd Rómában kapott matematikai oktatást. 1641-ben Torricelli Arcetribe költözött, ahol segített Galileinek műveinek feldolgozásában. 1642-től, Galilei halála után, Toszkána nagyhercegének udvari matematikusa és egyben matematikaprofesszor a Firenzei Egyetemen.

Torricelli leghíresebb munkái a pneumatika és a mechanika területére vonatkoznak. 1643-ban feltalált egy eszközt a légköri nyomás mérésére - a barométert.

A légköri nyomás jelenléte 1638-ban zavarba hozta az embereket, amikor a toszkán herceg ötlete, hogy Firenze kertjeit szökőkutakkal díszítse, meghiúsult – a víz nem emelkedett 10,3 méter fölé. Evangelista Torricelli ennek okainak felkutatása és egy nehezebb anyaggal – higannyal – végzett kísérletek arra a tényre vezettek, hogy 1643-ban bebizonyította, hogy a levegőnek van súlya. Evangelista Torricelli meglehetősen egyszerű kísérletével légköri nyomást mért, és levonta a folyadékoszlop nyomására vonatkozó első következtetéseket, amelyeket a hidrosztatika alaptörvénye rögzít. Egy 1643-ban végzett kísérletben vékony üvegcsövet használtak, egyik végén lezárva, amelyet higannyal töltöttek meg, majd megfordították, és a nyitott végét szintén higannyal töltött üvegfürdőbe engedték (lásd az ábrát). ). A higanynak csak egy része folyt be a vályúba, és a cső lezárt végén egy ún. Torricelli ürege (valójában ez az „üresség” telített higanygőzzel volt kitöltve, de a nyomásuk szobahőmérsékleten sokkal kisebb, mint a légköri nyomás, így ezt a területet megközelítőleg üregnek nevezhetjük).

A megfigyelt hatás azt jelzi, hogy a higanyt a cső alsó végéből ható bizonyos erő megakadályozta a teljes kiömléstől. Ez az erő a folyadékoszlop súlyával ellentétes légköri nyomást hozott létre.

Jelenleg a 760 mm magas higanyoszlop nyomásával megegyező légköri nyomást 0 °C hőmérsékleten általában normál légköri nyomásnak nevezik.

Ebbe a képletbe behelyettesítve a p = 13595,1 kg/m 3 (higanysűrűség 0 °C-on), g = 9,80665 m/s 2 (gravitációs gyorsulás) és h = 760 mm = 0,76 m értékeket (a higanyoszlop magassága a normálnak megfelelő higanysűrűség) légköri nyomás), a következő értéket kapjuk: P = p g h = 13595,1 kg/m 3 X 9,80665 m/s 2 X 0,76 m = 101 325 Pa.

Ez normális légköri nyomás.

A csőben lévő higanyoszlop magassága mindig azonos volt, körülbelül 760 mm. Ezért a nyomás mértékegysége a higanymilliméter (Hgmm). A fenti képlet segítségével Pascal-ban kapjuk meg

Torricelli felfedezte, hogy kísérletében a higanyoszlop magassága nem függ sem a cső alakjától, sem annak dőlésétől. Tengerszinten a higanyoszlop magassága mindig is körülbelül 760 mm volt.

A tudós azt javasolta, hogy a folyadékoszlop magasságát a légnyomás egyensúlyozza ki. Az oszlop magasságának és a folyadék sűrűségének ismeretében meghatározhatja a légköri nyomás mértékét. Torricelli feltevésének helyességét 1648-ban igazolta Pascal kísérlete a Puig de Dome hegyen. Pascal bebizonyította, hogy egy kisebb légoszlop kisebb nyomást fejt ki. A Föld gravitációja és az elégtelen sebesség miatt a levegőmolekulák nem tudnak elhagyni a földközeli teret. Ezek azonban nem a Föld felszínére esnek, hanem felette lebegnek, mert folyamatos hőmozgásban vannak.

A hőmozgás és a molekulák Földhöz való vonzódása miatt a légkörben való eloszlásuk egyenetlen. Alacsony magasságban minden 12 m emelkedés 1 Hgmm-rel csökkenti a légköri nyomást. Nagy magasságban ez a minta megszakad.

Ez azért történik, mert a nyomást kifejtő légoszlop magassága csökken, ahogy emelkedik. Ráadásul a légkör felső rétegeiben a levegő kevésbé sűrű.

DANIEL BERNOULLI (1700-1782)

A 18. században Daniil Bernoulli matematikus és mechanikus, a Szentpétervári Tudományos Akadémia akadémikusa kísérletet végzett egy különböző vastagságú csővel, amelyen keresztül folyadék áramlott. Tegyük fel, hogy a folyadék egy vízszintes csövön folyik keresztül, melynek keresztmetszete különböző helyeken eltérő. Gondolatban válasszunk ki több szakaszt a csőben, azok területeit: S1 S2, S3. S4.

Egy bizonyos t időtartam alatt azonos térfogatú folyadéknak kell áthaladnia ezeken a szakaszokon. Minden folyadéknak, amely t idő alatt áthalad az első szakaszon, át kell haladnia az összes többi kisebb átmérőjű szakaszon is ugyanazon idő alatt. Ha ez nem így lenne, és t idő alatt kevesebb folyadék haladt át az S3 területű szakaszon, mint az S1 területű szakaszon, akkor valahol fel kell halmoznia a felesleges folyadéknak. De a folyadék megtölti a csövet, és nincs hová felgyülni. Vegye figyelembe, hogy feltételezzük, hogy a folyadék összenyomhatatlan, és mindenhol azonos térfogatú. Hogyan lehet az első szakaszon átáramló folyadéknak „legyen ideje” egy sokkal kisebb, S3 területű szakaszon ugyanabban az időben átfolyni? Nyilvánvalóan, hogy ez megtörténjen, a cső szűk részein való áthaladáskor a folyadék mozgási sebességének nagyobbnak kell lennie, mint a széles részeken való áthaladásnál.

Egy csövet – nyomásmérőt – függőlegesen forrasztanak különböző vastagságú csőszakaszokra. A cső szűk területein a folyadékoszlop magassága kisebb, mint a széles területeken. Ez azt jelenti, hogy szűk helyeken kisebb a nyomás.

A csőben áramló folyadék nyomása nagyobb a cső azon részein, ahol a sebessége kisebb, és fordítva, azokon a részeken, ahol a sebesség nagyobb, a nyomás kisebb. Ez Bernoulli törvénye.

A cső széles részén a sebesség annyiszor kisebb, mint a keskeny részen, ahányszor az 1 keresztmetszeti terület nagyobb, mint 2.

Hagyja, hogy a folyadék súrlódás nélkül áramoljon egy változó keresztmetszetű csövön:

Más szóval, a cső minden szakaszán azonos térfogatú folyadék halad át, különben a folyadéknak vagy valahol fel kellene szakadnia, vagy összenyomódna, ami lehetetlen. Alatt t szakaszon keresztül S 1 hangerő elmegy

, és az S 2 szakaszon keresztül – kötet. De mivel ezek a mennyiségek egyenlőek, akkor

A változó keresztmetszetű csőben a folyadék áramlási sebessége fordítottan arányos a keresztmetszeti területtel.

Ha a keresztmetszet négyszeresére nőtt, akkor a sebesség ugyanennyivel csökkent, és fordítva, ugyanannyiszor csökkent a cső keresztmetszete, a folyadék vagy gáz áramlási sebessége ugyanennyivel nőtt. Hol figyelhető meg ez a sebességváltozás jelenség? Például a tengerbe ömlő folyón a sebesség csökken, a víz a fürdőből - a sebesség nő, turbulens vízáramlást figyelünk meg. Ha a sebesség alacsony, akkor a folyadék úgy áramlik, mintha rétegekre lenne osztva ("lamínia" - réteg). Az áramlást laminárisnak nevezzük.

Megállapítottuk tehát, hogy amikor a folyadék egy keskeny részből egy széles részre áramlik, vagy fordítva, a sebesség változik, ezért a folyadék gyorsulással mozog. Mi okozza a gyorsulást? (Erő (Newton második törvénye)). Milyen erő gyorsítja a folyadékot? Ez az erő csak a cső széles és keskeny részében lévő folyadéknyomás erők különbsége lehet.

A Bernoulli-egyenlet azt mutatja, hogy az áramló folyadék vagy gáz nyomása nagyobb, ahol a sebesség kisebb, és kisebb a nyomás ott, ahol az áramlás sebessége nagyobb. Ezt a paradoxnak tűnő következtetést közvetlen kísérletek is megerősítik.

Daniil Bernoulli, a Szentpétervári Tudományos Akadémia akadémikusa jutott először erre a következtetésre 1726-ban, és a törvény ma az ő nevét viseli.

Érvényes marad a folyadék mozgására és a cső falai által nem korlátozott gázokra - a folyadék szabad áramlásában.

OTTO VON GUERICKE TÖRTÉNETI TAPASZTALATA (1654)

Otto von Guericke (1602-1686) német fizikus Torricellitől (akinek kísérleteiről kilenc év késéssel szerzett tudomást) függetlenül jutott arra a következtetésre, hogy létezik a légköri nyomás. Miközben valahogy levegőt pumpált ki egy vékony falú fémgolyóból, Guericke hirtelen látta, hogy ez a golyó ellapult. A baleset okán elmélkedve rájött, hogy a labda ellapulása a környezeti légnyomás hatására következett be.

Guericke, miután felfedezte a légköri nyomást, magdeburgi háza homlokzata közelében vízbarométert épített, amelyben a folyadék felszínén egy ember alakú alak lebegett, jelezve az üvegen jelölt osztásokat.

1654-ben Guericke mindenkit meg akart győzni a légköri nyomás létezéséről, elvégezte a híres kísérletet a „magdeburgi féltekékkel”. A kísérlet bemutatóján III. Ferdinánd császár és a regensburgi Reichstag tagjai vettek részt. Jelenlétükben a levegőt kiszivattyúzták a két összehajtott fém félgömb közötti üregből. Ugyanakkor a légköri nyomás erői olyan szorosan egymáshoz szorították ezeket a félgömböket, hogy több pár ló nem tudta őket szétválasztani.Az alábbiakban G. Schott híres rajza látható, amely 16 lovat ábrázol, a fém mindkét oldalán 8-8. Magdeburgi félgömbök, amelyek között a vákuum. A féltekéket nem más nyomja egymáshoz, mint a légköri nyomás, és ez az erő akkora, hogy még egy ilyen tisztességes heveder sem tudja elszakítani egymástól a félgömböket.

PASCAL'S WATER BAROMETER (1646 g)

Torricelli kísérletei sok tudóst – kortársait – érdekeltek. Amikor a francia tudós, Blaise Pascal tudomást szerzett róluk, megismételte őket különböző folyadékokkal (olajjal, borral és vízzel).

Az ábrán egy Pascal által 1646-ban készített vízbarométer látható. A légkör nyomását kiegyenlítő vízoszlop jóval magasabbnak bizonyult, mint a higanyoszlop. 10,3 méteresnek bizonyult.

SZÓRAKOZÁSI KÍSÉRLETEK A LÉGKÖRNYOMÁSSAL

Tekintsünk egy sor kísérletet a légköri nyomás hatásával kapcsolatban.
A levegőnek súlya van:

Vákuumszivattyú segítségével szivattyúzza ki a levegőt az üveglombikból, és egyensúlyozza ki a lombikot egy emelős skálán. Nyissuk ki a csapot és engedjük be a levegőt a lombikba, és látjuk, hogy megbomlott a mérleg egyensúlya. Ez a kísérlet meggyőzően mutatja, hogy a levegőnek súlya van. Ezért a levegő nyomást gyakorol a Föld felszínéhez közeli összes tárgyra. A légköri nyomás a légkör nyomása a benne lévő összes tárgyra és a Föld felszínére. Légköri nyomás jön létre gravitációs vonzás levegő a föld és hőmozgás levegő molekulák.

Gyermekballon felfújása levegő kiszivattyúzásával!?:

Miért kezd felfújódni egy jól megkötött toldalékkal ellátott gyermekballon kamrája, amikor a tányérján található pumpacsengő alól kiszivattyúzzák a levegőt?

Válasz: A kamrán belül a nyomás folyamatosan állandó (atmoszférikus) marad, kívül viszont csökken. A nyomáskülönbség miatt a labda „felfújódik”.

Kísérletezzen gumidugóval ellátott kémcsővel:

Hasonló kísérletet végezhet gumidugós kémcsővel is. A harang alól levegő kiszivattyúzásakor kirepül a dugó a palackból?! Miért? Válasz: A parafa a nyomáskülönbség miatt kirepül: a lombikban a nyomás atmoszférikus, de azon kívül, a harang alatt csökken.

Egy másik kísérlet kémcsövekkel:

Vegyünk két ilyen kémcsövet, hogy az egyik szabadon beférjen a másikba. Öntsön egy kis vizet a szélesbe, majd helyezzen bele egy rövid, keskeny kémcsövet. Ha most megfordítjuk a kémcsöveket, látni fogjuk, hogy a keskeny kémcső nem esik le, hanem éppen ellenkezőleg, ahogy kifolyik a víz, felemelkedik, behúzva a széles kémcsőbe.
Miért történik ez?

Válasz: A nagy kémcső belsejében kisebb a nyomás, mint a külsőben, a víz áramlása miatt ott üreg keletkezett, így a légköri nyomás a kis kémcsövet a nagy kémcső belsejébe kényszeríti.

Fejjel lefelé fordított üveg:

Egy közönséges poharat töltsünk színültig vízzel. Fedje le egy papírlappal, szorosan fedje le a kezével, és fordítsa le a papírt. Óvatosan távolítsa el a kezét, az üveg aljánál fogva. A víz nem ömlik ki. Miért történik ez?

Válasz: A légnyomás megtartja a vizet. A légnyomás minden irányban egyenletesen terjed (Pascal törvénye szerint), ami azt jelenti, hogy felfelé is érvényesül. A papír csak arra szolgál, hogy a víz felszíne teljesen sík maradjon.

Tapasztalatok a magdeburgi féltekékről:

Vegyünk két házi vas félgömböt (átmérő 10 cm), a félgömbök széleit kenjük be folyékony gépolajjal, enyhén nyomjuk össze és vákuumszivattyúval szivattyúzzuk ki a levegőt. Zárjuk el a csapot, és a fotón látható módon akassunk rájuk egy két kilós súlyt, nem válnak le a félgömbök. A féltekén belül nincs levegő, vagy kevés van belőle, ezért a külső légköri nyomás szorosan egymáshoz nyomja, és megakadályozza, hogy szétszakadjanak. 1654-ben Otto von Guericke német fizikus, aki mindenkit meg akart győzni a légköri nyomás létezéséről, Magdeburgban híres kísérletet végzett hasonló, körülbelül egy méter átmérőjű félgömbökkel, ahol nyolc pár ló nem tudta széttépni őket. E híres kísérlet tiszteletére az ilyen féltekéket „Magdeburgi féltekéknek” nevezték.

Torricelli barométer:

Vékony üvegcsövet veszünk, egyik végén lezárva, kék vízzel töltjük (a jobb láthatóság érdekében), majd megfordítjuk és a nyitott végét üvegfürdőbe engedjük. Ebben az esetben a víz egy része a csészére ömlik, amíg a cső nyaka be nem záródik, és nem folyik ki több víz, mivel a légköri nyomás tartja a helyén.

Evangelista Torricelli olasz matematikus és fizikus végzett először hasonló kísérletet higannyal 1643-ban: a csőben lévő higanyoszlop magassága megközelítőleg 760 mm volt. Az ilyen készüléket később higanybarométernek nevezték. Blaise Pascal francia tudós 1646-ban végzett hasonló kísérletet vízzel; a légkör nyomását kiegyenlítő vízoszlop sokkal magasabbnak bizonyult, mint a higanyoszlop. 10,3 méteresnek bizonyult.

A képen látható, hogyan készítsünk egy egyszerű automata madáritatót légköri nyomással. Ehhez elég, ha egy vízzel töltött műanyag palackot nyakkal lefelé függőlegesen rögzítünk, és alá helyezünk egy lapos edényt. Amikor a madarak vizet isznak, a palackból annyi víz folyik ki, hogy ellepje a palack nyakát.

Hogyan működik a fecskendő?

Amint a képen látható, a víz mozog a dugattyú mögött. A légköri nyomás a folyadékot a fecskendőbe kényszeríti.

Lyukas bögrével vizet öntünk át:

Lehetséges-e vizet átvinni szivárgó bögrével? Azt válaszoljuk, igen, lehetséges! Ehhez csak szorosan zárja le valamivel a bögre tetejét, és átengedheti a vizet; a légköri nyomás megakadályozza, hogy a víz kifolyjon. A kísérlethez egy ilyen, a fényképen látható eszközt készítettünk egy üres konzervdobozból.

EGYSZERŰ KÍSÉRLETEK SEGÍTSÉGEK MEGÉRTETI BERNOULLI TÖRVÉNYE MŰKÖDÉSÉT:

1. tapasztalat:

A tányérokat, szirmokat összenyomjuk, légárammal toljuk el!:

Amikor levegőt fújunk a lemezek és a szirmok közé, ahelyett, hogy eltávolodnának egymástól, egymáshoz nyomódnak. Ez azért történik, mert a levegő sebessége a lemezek és a szirmok között megnő, és a köztük lévő nyomás csökken a légköri nyomáshoz képest. Ez a nyomáskülönbség nyomja őket.

2. kísérlet: Lebegő labda:

E Ha egy könnyű teniszlabdát levegőáramba helyez, az „táncol” a patakban, még akkor is, ha kissé ferdén van elhelyezve. Miért? A hajszárító által létrehozott légáram sebessége nagy, ami azt jelenti, hogy a nyomás ezen a területen alacsony. A levegő sebessége az egész helyiségben alacsony, ami azt jelenti, hogy a nyomás magas A nagy nyomású terület nem engedi, hogy a labda leessen az alacsony nyomású területről.

3. kísérlet: Két hajó ütközése:

Z Hagyjunk két csónakot ugyanabba az irányba, kezdenek közeledni és összeütköznek.

Az oldalak között úgy néz ki, mint egy vízcsatorna.

A csónakok közötti szűk helyen a nyomás kisebb, mint a körülöttük lévő térben, a környező víz nagyobb nyomása közelebb hozza őket egymáshoz, összenyomja őket.

Történelmi hivatkozás: Bernoulli törvénye tette lehetővé annak megértését, hogy miért 1912-ben a Gauk kis páncélos cirkáló haladt el a világ legnagyobb hajója, az Olympic mellett, amikor a hajók az ábrán látható helyzetbe kerültek, mintha valami láthatatlan erőnek, Gauknak engedelmeskednének. hirtelen az „olimpia felé” fordította az orrát, és anélkül, hogy engedelmeskedett volna a kormánynak, egyenesen felé indult, és nagy lyukat ütött az „olimpia” oldalán. Ugyanebben az évben az olimpiai ikertestvér, a Titanic elsüllyedt, nem tudta elkerülni a jéghegynek való ütközést.

Ön szerint mi okozta a hajótörést? Ebben az esetben az egyik irányban mozgó hajók között egy ellentétes irányú vízzel járó csatorna alakult ki. A vízfolyásban pedig kisebb a nyomás, mint körülötte, a nyugvó óceánban. A hatalmas nyomáskülönbség arra kényszerítette a könnyebb hajót, hogy az „úszó város” olimpiába zuhanjon, így a Titanic nem tudta elkerülni a jéghegynek való ütközést. Ez a példa azt mutatja, hogy a Bernoulli-jelenség nemcsak a légkörben, hanem a tengerben is előfordul.

KÖVETKEZTETÉS

A légkörnek nevezett hatalmas légóceán alján élünk. A szó az ("atmosz" - levegő, "gömb" - labda) bevezette az orosz nyelvbe M.Yu. Lomonoszov.

Ha az ember nem érez légnyomást, mert a külső és belső nyomás egyensúlyban van, akkor a nyomás olyan helyzetben jelentkezik, amikor nincs nyomás a közelben, vagy nagyon kicsi a nyomás.

Nagy mennyiségű történelmi és elméleti anyagot gyűjtöttünk össze a légköri nyomásról. Kvalitatív kísérleteket végeztünk, amelyek megerősítették a légköri nyomás ismert tulajdonságait.

Munkánk célja azonban nem az, hogy megtanuljuk a légköri nyomás mérését, hanem hogy megmutassuk, hogy létezik. Csak egy eszközt, a „Pascal’s Ball”-t gyártanak ipari alapon, hogy bemutassák a nyomásterjedés törvényét a folyadékokban és gázokban. Sok egyszerű műszert készítettünk a légköri nyomás hatására, és bemutatjuk a légköri nyomás létezését. Ezen eszközök alapján bevezetheti a légköri nyomás fogalmát, és szórakoztató kísérletekben bemutathatja a légköri nyomás hatását.

Az eszközök gyártása nem igényel szűkös anyagokat. A készülékek kialakítása rendkívül egyszerű, a méretek, paraméterek nem igényelnek különösebb precizitást, jól illeszkednek a fizika tanteremben meglévő eszközökhöz.

Munkánk eredményei felhasználhatók a légköri nyomás tulajdonságainak bemutatására fizika órákon és szabadon választható klubokon.

IRODALOM

1. „Kísérleti és gyakorlati orientáció a fizika tanításában” Összeállította: K.A. Esmagambetov; M.G.Mukasev, Aktobe, 2002, 46 oldal.

2. K. A. Esmagambetov „Okytudyn ush alshemdik adistemelik zhuyesi: kísérletező zertteu men natizhe”. Aktobe, 2010.- 62 bet.

3. P.L.Golovin. Iskolai fizika és technológiai klub. M.: „Felvilágosodás” 1991

4. S.A. Khoroshavin. Fizikai és műszaki modellezés. M.: Nevelés 1988. – 207 p.

5. Modern fizika óra a középiskolában. Szerkesztette: V. G. Razumovsky,

L.S. Khizhnyakova M.: „Felvilágosodás” 1983 – 224 pp.

6. E.N. Gorjacskin. Laboratóriumi felszerelések és kézműves technikák M.: „Felvilágosodás”

1969. –472 p.

7. Fizika az iskolában folyóirat 1984. 6. szám S.A. Khoroshovin „Bemutató kísérlet, mint a tanulói tudás forrása” 56. o.

Elektromos áram előállítása súrlódással – kézzel dörzsölt kéngolyó. 1672-ben felfedezte, hogy egy töltött golyó recseg és világít a sötétben (ő volt az első, aki megfigyelte az elektrolumineszcenciát). Ezenkívül felfedezte az egypólusúan töltött tárgyak elektromos taszításának tulajdonságát.

Életrajz

Otto von Guericke gazdag magdeburgi városlakók családjában született. 1617-ben a lipcsei egyetem bölcsészkarára lépett, de 1619-ben a harmincéves háború kitörése miatt kénytelen volt átköltözni a helmstedti egyetemre, ahol több hétig tanult. Majd 1621-től 1623-ig a jénai egyetemen jogtudományt, 1623-tól 1624-ig a leideni egyetemen tanult egzakt tudományokat és erődművészetet. Tanulmányait kilenc hónapos angliai és franciaországi oktatási úttal fejezte be. 1625 novemberében visszatért Magdeburgba, majd a következő évben feleségül vette Alemann Margitot, és beválasztották a városi magisztrátus testületi tanácsába, amelynek tagja is maradt öreg koráig. Tisztviselőként az építkezésért, 1629-ben és 1630-1631-ben a város védelméért is felelős volt.

Bár maga Guericke nem osztotta Magdeburg lakóinak rokonszenvét II. Gusztáv Adolf svéd protestáns király iránt, amikor májusban a Katolikus Liga csapatai Johann Tserclas Tilly vezetésével lerohanták és elpusztították a várost, elvesztette vagyonát, és majdnem haldoklik, elfogták Fermersleben közelében. Innen Ludwig Anhalt-Köthen herceg közvetítésének köszönhetően háromszáz tallérért megvásárolták. Miután családjával Erfurtba költözött, Guericke erődmérnök lett II. Gusztáv Adolf szolgálatában (hivatalában 1636-ig volt).

1632 februárjában az egész Guericke család visszatért Magdeburgba. A következő tíz évben von Guericke végezte az 1631-ben tűzvészben elpusztított város helyreállítását. Saját otthonát is újjáépítette. Svéd, majd 1636-tól szász uralom alatt részt vett Magdeburg közügyeiben. 1641-ben a város pénztárnoka, 1646-ban pedig polgármester lett. Ezt a tisztséget harminc évig töltötte be. 1642 szeptemberében Guericke meglehetősen veszélyes és csúszós diplomáciai tevékenységbe kezdett (1663-ig), és a drezdai szász választófejedelem udvarához fordult, hogy enyhítse a kemény szász katonai rezsim Magdeburgban. Részt vett különösen a vesztfáliai béke megkötésében, a nürnbergi békekongresszus munkájában (1649-1650) és a regensburgi Reichstag feloszlatásában (1653-1654). Ennél a feloszlatásnál Guericke tudományos és diplomáciai érdekei egybeestek. Meghívásra számos kísérletét bemutatta a Római Birodalom legfelsőbb méltóságai előtt, akik közül az egyik, de Johann Philipp von Schönborn érsek megvásárolta Guericke egyik készülékét, és elküldte a würzburgi jezsuita kollégiumba. Az intézmény filozófia és matematika professzora, Caspar Schott érdeklődni kezdett az új termék iránt, és 1656-tól rendszeresen levelezni kezdett Otto von Guericke-kal. Ennek eredményeként Schott könyvének mellékletében publikálta először tudományos munkáját 1657-ben jelent meg. 1664-ben Schott könyvet adott ki Würzburgban Techica curiosa, amely információkat tartalmazott Guericke kísérleteiről. Egy évvel korábban maga Guericke készítette elő publikálásra alapvető művének kéziratát - Experimenta Nova (ut vocantur) Magdeburgica de Vacuo Spatio, de 1672-ben adták ki Amszterdamban.

1652-ben (hét évvel első felesége halála után) feleségül vette Lentke Dorotheát, a szolgálatban dolgozó kollégája, Steffan Lentke lányát, és három gyermeke született: Anna Katharina lánya, valamint Hans Otto és Jacob Christoph fiai. 1666. január 4-én I. Lipót császár nemesi címet adományozott a tudósnak.

Légpumpa

Guericke eleinte nem tartotta lehetségesnek a levegő közvetlen kiszivattyúzását, és egy hermetikusan lezárt hordóban üres teret akart létrehozni az azt megtöltő víz eltávolításával. Ebből a célból a hordó aljára egy szivattyút szerelt, gondolván, hogy csak a készülék ilyen elrendezésével követi a víz a gravitációja miatt a szivattyú dugattyúját. Ebből azt látjuk, hogy Guericke-nak eleinte még nem volt határozott fogalma a légköri nyomásról és általában a levegő rugalmasságáról. Amikor ez az első próbálkozás kudarcot vallott, mivel a külső levegő a hordó repedésein és pórusain keresztül sziszegve sziszegte be a keletkező üregbe, Guericke megpróbálta egy másik, szintén vízzel teli hordóba helyezni a hordót, hogy ezzel megvédje az űrt a beáramló levegőtől. azt kívülről. A kísérlet azonban ezúttal sem járt sikerrel, mivel a külső hordóból a víz a légköri nyomás hatására a pórusokon keresztül a belsőbe áramlott, és kitöltötte az űrt. Aztán végül Guericke úgy döntött, hogy a szivattyút a levegő közvetlen kiszivattyúzására alkalmazza a rézgömb alakú edényből, továbbra is ragaszkodott ahhoz a téves feltételezéséhez, hogy a levegő a vízhez hasonlóan csak a gravitációja miatt tudja követni a szivattyú dugattyúját, ezért most a szivattyút csavarozták. az edény aljára és függőlegesen helyezkedik el. A kiszivattyúzás eredménye teljesen váratlan volt, és minden jelenlévőt megijesztett: a rézgolyó nem bírta a külső nyomást, ütéssel gyűrődött és lapított. Ez arra kényszerítette Guericke-ot, hogy erősebb és szabályosabb alakú tankokat készítsen elő a következő kísérletekhez. A szivattyú kényelmetlen elhelyezkedése miatt Guericke hamarosan arra kényszerítette, hogy egy speciális állványt építsen az egész készülékhez, és egy kart rögzítsen a dugattyúhoz; így készült el az első légszivattyú, amelyet a szerző Antlia pneumatica nevez el. Természetesen az eszköz még mindig nagyon messze volt a tökéletestől, és legalább három emberre volt szükség a dugattyú és a csapok vízbe merített manipulálásához, hogy jobban elszigetelje a keletkező űrt a külső levegőtől.

A hő levegőre gyakorolt hatásának vizsgálata

Az akkori (levegő) hőmérő egy tartályból állt, amelynek csöve nyitott végével egy vízzel töltött edénybe merült; a csőben megemelt víz szintje nyilvánvalóan a tartályban lévő levegő hőmérsékletétől és a külső légköri nyomástól függően változott. Furcsa, hogy Guericke, akinek ez utóbbi befolyást jól ismernie kellett, nem figyelt rá, legalábbis a hőmérőjében ez a hatás nem szűnt meg. Maga a kizárólag a külső levegő hőmérséklet-változásainak megfigyelésére szolgáló, ezért a ház külső falára barométerként elhelyezett készülék egy körülbelül félig alkohollal megtöltött szifoncsőből (fém) állt; a cső egyik vége egy nagy, levegőt tartalmazó labdával kommunikált, a másik nyitott volt és egy úszót tartalmazott, amelyből egy szál futott át egy blokkon; A cérna végén egy fafigura lendült szabadon a levegőben, kezével egy 7 osztású mérlegre mutatva. A készülék minden részletét, kivéve a labdát, amelyen a Perpetuum mobile felirat volt látható, figurákat és mérlegeket, szintén deszkákkal borították. A skála szélső pontjait a következő szavakkal jelöltük: magnus frigus és magnus calor. A középső vonal sajátos, mondhatni klimatikus jelentéssel bírt: annak a léghőmérsékletnek kellett megfelelnie, amelyen Magdeburgban megjelennek az első őszi éjszakai fagyok.

Ebből arra a következtetésre juthatunk, hogy bár az első próbálkozások a hőmérő skálán a 0° megjelölésére a kísérleti fizika történetében híres Firenzei Akadémiához (Del Cimento) tartoztak, Guericke is megértette, mennyire fontos és szükséges, hogy legalább egy állandó pontja a hőmérős skálán, és ahogy látjuk, megpróbált új lépést tenni ebbe az irányba, és az első őszi fagyoknak megfelelő tetszőleges vonalat választotta hőmérőjének szabályozására.