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DESCUBRIMIENTOS CIENTÍFICOS MÁS IMPORTANTES
Presión atmosférica. Historia y esencia del descubrimiento científico.
Directorio / Los descubrimientos científicos más importantes. La existencia del aire ha sido conocida por el hombre desde la antigüedad. Pensador griego Anaxímenes, que vivió en el siglo VI a.C. e., consideraba que el aire era la base de todas las cosas. Al mismo tiempo, el aire es algo esquivo, como insustancial: "espíritu". Los antiguos atomistas Demócrito, Epicuro y Lucrecio no dudaron de la naturaleza material del aire, cuyos átomos, en su opinión, tienen movilidad y forma redonda. Además, creían que el alma misma tiene una naturaleza atomística, los átomos del alma son especialmente ligeros, pequeños y móviles. Aristóteles, al clasificar el aire como uno de los cuatro elementos materiales, creía que el aire tiene peso, e incluso pensó que podía confirmarlo mediante un experimento, pesando una burbuja "vacía" e inflada con aire. Aristóteles ya era muy consciente del efecto de succión del espacio enrarecido y derivó de este hecho el principio "la naturaleza no tolera el vacío". Reron inventó una gran cantidad de dispositivos neumáticos, quien creía que el aire consiste en partículas separadas por pequeños vacíos. Sin embargo, consideraba contraria a la naturaleza la existencia de grandes vacíos, y esto explicaba la succión, la acción de bombas, sifones, así como otros fenómenos que ahora se explican por la presión atmosférica. En la era de la Alta Edad Media, el científico egipcio Al Haytama (Algazena), que vivió en el siglo XI, expresó la idea de la atmósfera. No solo sabía que el aire tiene peso, sino que la densidad del aire disminuye con la altura, y por esta disminución explicó la refracción atmosférica. Observando la duración del crepúsculo, Alhazen estimó la altura de la atmósfera en unos 40 kilómetros. Sin embargo, la Europa medieval volvió al concepto aristotélico de los cuatro elementos y al principio del “miedo al vacío”, dejando por mucho tiempo el estudio de las propiedades físicas del océano de aire. Los primeros en medir prácticamente la presión del aire del océano fueron los pozos italianos. Así es como se describe este hecho en las "Conversaciones" de Galileo: “Yo vi”, dice uno de los interlocutores de Sagredo, “una vez un pozo en el que se colocó una bomba para bombear agua por parte de alguien que pensó de esta manera sacar agua con menos dificultad o en más cantidad que simples baldes. con válvula superior, de manera que el agua subía por succión, y no por presión, como se hace en las bombas con válvula inferior. Mientras el pozo estaba lleno de agua hasta cierta altura, la bomba aspiraba y la entregaba perfectamente, pero tan pronto como el agua cayó por debajo de este nivel, la bomba dejó de funcionar. La primera vez que noté tal caso, pensé que la bomba estaba dañada y llamé al maestro para que la repararan, pero este último dijo que todo estaba en orden. , pero que el agua se había hundido a una profundidad de la cual no podía ser levantada por la bomba, mientras que él añadió que ni las bombas, ni otras máquinas que levantan agua por succión, pueden levantar agua ni siquiera por un pelo más de dieciocho codos; si el bombas son anchas o estrechas, la altura máxima sigue siendo la misma. Galileo Creía que la altura máxima de la columna de agua de 18 codos es una medida del "miedo al vacío". “Como el cobre es nueve veces más pesado que el agua, la resistencia a la ruptura de una barra de cobre, por miedo al vacío, es igual al peso de dos codos de una barra del mismo espesor”, escribió Galileo en Conversaciones. En otras palabras, el "miedo al vacío" (es decir, la fuerza de la presión atmosférica) se equilibra con el peso de una columna de agua de 10 metros, o con el peso de una columna de cobre de 1,12 metros de altura, que asciende, según Galileo, a alrededor de 1 kilogramo por centímetro cuadrado. Así, los practicantes estimaron la fuerza de la presión atmosférica con suficiente precisión, y los cálculos de Galileo son correctos, aunque la interpretación de su observación hecha por los maestros italianos sigue siendo de naturaleza escolástica. Había que dar un paso más. Realizado por Torricelli. Evangelista Torricelli (1608–1647) nació en Faenza, Italia, en el seno de una familia noble. Habiendo perdido a su padre temprano, Torricelli fue criado por su tío, un monje erudito que lo envió a una escuela jesuita. A los dieciocho años, Torricelli fue enviado a Roma para continuar su educación matemática. En Roma, Evangelista se hizo cercano a un estudiante y seguidor de Galileo - Bendetto Castelli (1577-1644). Castelli fue un sacerdote dominico y profesor de matemáticas. Temprano se unió a las enseñanzas de Galileo y se convirtió en un fiel asistente y amigo del gran científico. En 1632 se publicó el famoso "Diálogo sobre los dos sistemas del mundo" de Galileo, y en 1638 se publicó su última y más importante obra, "Una conversación sobre las dos ciencias". Este ensayo tuvo una fuerte influencia en Torricelli, y bajo su influencia escribió el ensayo "Sobre el movimiento natural acelerado", en el que desarrolló las ideas de Galileo. El manuscrito de Torricelli, su maestro Castelli, partiendo de Roma hacia Venecia, se lo llevó y, en el camino, después de visitar a Galileo, se lo presentó. A Galileo le gustó tanto el trabajo de Torricelli que invitó al joven científico a su casa. En octubre de 1641, Torricelli llega a Arcetri y comienza a trabajar en la realización de las Conversaciones, pero su colaboración con Galileo no dura mucho. Galileo murió en enero de 1642. El duque de Toscana invitó a Torricelli a ocupar el puesto de Galileo. Torricelli estuvo de acuerdo y pasó el resto de su corta vida en este puesto. Tras la muerte de Galileo, sus dos alumnos, Torricelli y Viviani, trabajaron en estrecha colaboración. Ahora su tarea principal era validar el método experimental. Varias otras personas se unieron a Torricelli y Viviani. De este círculo nació la famosa Academia Florentina de la Experiencia, que recibió su diseño organizativo el 19 de junio de 1657, diez años después de la muerte de Torricelli. Ya en el período romano de su vida, Torricelli se encontraba en el umbral de un descubrimiento fundamental: el descubrimiento de la presión del aire oceánico. Por ahora, sin embargo, una nueva dinámica está llamando su atención. En el trabajo "Sobre el movimiento natural acelerado", que fue presentado por Castelli a Galilei y publicado en forma ampliada en Florencia en 1641 en italiano con el título "Tratado sobre el movimiento de cuerpos pesados" (traducción latina del tratado en dos libros aparecidos en 1644), Torricelli desarrolla la mecánica de Galileo. Torricelli se convirtió en el primer científico en resolver el problema balístico de la trayectoria de un cuerpo lanzado en un campo gravitacional uniforme en ausencia de resistencia del aire. El resultado más notable del trabajo de Torricelli sobre mecánica es su descubrimiento de las leyes del flujo de fluidos desde un agujero en un recipiente. Este descubrimiento, junto a las investigaciones de su maestro Castelli, le dio la fama de fundador de la hidráulica. Y finalmente, Torricelli hace el mayor descubrimiento. Se le ocurre la idea de medir el peso de la atmósfera por el peso de una columna de mercurio. En 1643, bajo su dirección, el amigo de Torricelli, Vincenzo Viviani, llevó a cabo un experimento. El experimento cumplió con todas las expectativas, el mercurio se detuvo a una altura determinada y se formó un "vacío torriceliano" sobre él. Más tarde, Torricelli repitió el experimento con dos tubos, según informa en una carta al matemático italiano Ricci fechada el 11 de junio de 1644, que es la única publicación sobre los famosos experimentos. Aquí hay extractos de esa carta. "... Muchos argumentan que el vacío no existe en absoluto; otros dicen que obtenerlo solo se logra venciendo la resistencia de la naturaleza y, además, con gran dificultad. Creo que en todos los casos en que la oposición se detecta claramente al obtener el vacío , no hace falta decir esto porque algunos científicos, viendo la imposibilidad de negar el hecho de la oposición que se manifiesta debido a la gravedad del aire, durante la formación del vacío, no atribuyen esta resistencia a la presión del aire, sino afirman obstinadamente que la propia naturaleza impide la formación del vacío Vivimos en el fondo de un océano de aire, y los experimentos prueban sin lugar a dudas que el aire tiene peso... Hicimos muchas copas de vidrio con un tubo de dos codos de largo; los llenamos de mercurio, sujetando el agujero con el dedo; cuando los tubos se volcaron en una copa de mercurio, se vaciaron, pero solo parcialmente: cada tubo permaneció lleno de mercurio hasta la altura de un codo y un dedo. Queriendo probar que el vial (en la parte superior del tubo) estaba completamente vacío, se llenó con agua la copa sustituida, y luego, con la elevación gradual del tubo, se pudo ver que tan pronto como se abrió su orificio en el agua, el mercurio y todo el vial se derramó fuera del tubo, hasta la parte superior, rápidamente se llenó de agua. Entonces, el vial está vacío, pero el mercurio se mantiene en el tubo. Hasta ahora se suponía que la fuerza que impide al mercurio su tendencia natural a descender se encuentra en el interior de la parte superior del tubo, en forma de vacío o de materia muy enrarecida. No afirmo que la razón se encuentre fuera del recipiente: una columna de aire de 50x3000 escalones presiona la superficie del líquido en la taza; no es sorprendente que el líquido entre dentro del tubo de vidrio (al cual no tiene atracción ni repulsión ) y sube hasta que no se equilibra con el aire exterior. El agua, sin embargo, sube en un tubo similar, pero mucho más largo, tantas veces más alto cuantas veces el mercurio es más pesado que el agua..." Para ser completamente convincente, Torricelli montó un experimento con dos tubos. Quiere mostrar que el mercurio no está sujeto a gustos ni aversiones, y que la forma del espacio sobre el mercurio no juega ningún papel y es solo una cuestión de presión de aire externa. “Esta consideración”, prosigue en la misma carta, “fue confirmada por experimento, colocados simultáneamente con dos tubos A y B, en los que siempre se instaló mercurio en el mismo horizonte AB, esto es una indicación completamente fidedigna de que la fuerza no es dentro (vacío), ya que una fuerza mayor debe estar dentro del recipiente AB, en el que hay algo más enrarecido que atrae, y debe ser mucho más fuerte debido a la rarefacción más completa que en un espacio B muy pequeño. Torricelli logró encontrar una prueba aún más importante de la causa externa de la formación de la columna de mercurio. El científico notó que la altura de la columna fluctuó, es decir, la presión de la atmósfera cambió. Así, el tubo de Torricelli se convirtió en el primer barómetro. Fue a partir de esta experiencia que comenzó la observación científica del clima, cuyas características más importantes son la presión y la temperatura. Vale la pena señalar que el experimento de Torricelli no fue perfecto. La altura de la columna de mercurio dada por él, si tenemos en cuenta la altura de Florencia sobre el nivel del mar, corresponde a 74,2 centímetros de mercurio. El pequeño valor de este valor, aparentemente, puede explicarse por el hecho de que aún quedaba una cierta cantidad de aire en el "vacío torriceliano". La lucha contra la doctrina del miedo al vacío no terminó con la experiencia de Torricelli. La hipótesis sobre las fuerzas que sostienen la columna de mercurio perduró mucho después de la muerte de Torricelli. Experiencias famosas Pascal (1623-1662), quien demostró que el cambio en la altura de un barómetro está relacionado con la altura y construyó un barómetro de agua, confirmó las conclusiones de Torricelli. Pero solo la invención de la bomba de aire por Boyle y Guericke, así como los experimentos efectivos para demostrar la fuerza de la presión atmosférica, realizados por este último, acabaron finalmente con el concepto del miedo al vacío. La idea del aire como una especie de principio espiritual fue finalmente enterrada. Guericke demostró por experiencia directa el peso del aire pesando el recipiente evacuado y el recipiente con aire. Esta experiencia lo llevó a la conclusión principal: "El aire es, sin duda, un algo corporal". Así, se ha establecido en la ciencia la noción de que el aire es uno de los tipos de materia que puede ser removido del lugar que ocupa y formar un "vacío", "vacío". Autor: Samin D.K.
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