من هو العالم تورشيللي مخترع الباروميتر؟

العالم تورشيللي هو أحد أبرز علماء الفيزياء والرياضيات في القرن السابع عشر. ومن خلال إبداعه ظهر اختراع غير مسار العلوم. إذ إن تجربته الشهيرة عام 1643 لم تكن مجرد محاولة عادية. بل كانت نقطة تحول أساسية أثبتت أن للهواء وزنًا وضغطًا. ومن ثم، قادته تساؤلاته العلمية إلى ابتكار البارومتر الزئبقي، وهو أول جهاز دقيق لقياس الضغط الجوي. علاوة على ذلك. جاءت اكتشافاته لتدحض المعتقدات القديمة التي أنكرت وجود الفراغ. وهكذا، ساهم في ترسيخ أسس ميكانيكا الموائع. ووضع قواعد مهمة استفاد منها العلم الحديث.

ما هي نظرية تورشيلي؟

أولًا، تعرف نظرية العالم تورشيللي. أو ما يسمى بـ قانون تورشيلي، بأنها مبدأ فيزيائي يوضح سرعة تدفق السائل من فتحة في خزان. وثانيًا، تعد هذه النظرية تطبيقًا مباشرًا لقانون حفظ الطاقة. وعلاوة على ذلك. وضع هذه النظرية الفيزيائي الإيطالي إيفانجيليستا تورشيللي في القرن السابع عشر. ومنذ ذلك الحين، أصبحت أساسًا مهمًا في دراسة الموائع، وبالتالي تُعتبر من الركائز الأساسية في الفيزياء الحديثة.

بالإضافة إلى ذلك، تجدر الإشارة إلى أن هذه النظرية تستخدم في مجالات عدة. مثل الهندسة الهيدروليكية ودراسة السوائل. ومن ناحية أخرى، يمكن تبسيط صياغتها بالقول إن:

“سرعة تدفق السائل من فتحة واقعة على عمق معين تحت السطح تساوي سرعة جسم يسقط سقوطًا حرًا من نفس الارتفاع.”

وبعبارة أخرى، العلاقة تعطى بالمعادلة:
v = √(2gh)

وعلى سبيل المثال، إذا كان الخزان ممتلئًا حتى ارتفاع معين، فإن سرعة خروج السائل تعتمد مباشرة على هذا الارتفاع. وبناءً على ذلك. يظهر التفسير الفيزيائي للنظرية، إذ يعتمد على مبدأ تحويل الطاقة الكامنة للسائل (mgh) إلى طاقة حركية (½mv²). ولذلك يوضح القانون أن سرعة خروج السائل ترتبط مباشرة بارتفاعه داخل الخزان. وأخيرًا، يثبت هذا المبدأ كيف يمكن للطاقة أن تنتقل من صورة إلى أخرى بشكل دقيق ومنهجي.

ولكي تكون نظرية العالم تورشيللي دقيقة، لا بد من توافر عدة شروط، أهمها:

• إهمال الاحتكاك داخل الأنبوب أو الفتحة، أي أن التدفق مثالي.

• أن يكون السائل غير قابل للانضغاط، مثل الماء.

• كذلك صغر حجم الفتحة مقارنة بالخزان، بحيث لا ينخفض مستوى السائل.

• بالإضافة إلي تساوي ضغط الهواء عند السطح مع الضغط عند الفتحة.

أما عن تطبيقات نظرية تورشيلي، فهي واسعة وتشمل تصميم الخزانات والأنابيب، ودراسة تدفق مياه السدود. إضافةً إلى بعض النماذج الطبية لتفسير حركة الدم في الأوعية. كما تدرس هذه النظرية ضمن أساسيات ميكانيكا الموائع في الفيزياء والهندسة.[1]

تعرف أيضًا على:تعرف على قائمة أهم علماء الفيزياء في التاريخ

ما هي تجربة تورشيللي؟

تعد تجربة تورشيللي (Torricelli’s Experiment) التي أجراها العالم الإيطالي إيفانجيليستا تورشيللي عام 1643. من التجارب التاريخية المهمة في الفيزياء. فقد كانت أول تجربة مباشرة تثبت وجود الضغط الجوي،حيث مهدت الطريق لاختراع البارومتر الزئبقي المستخدم في قياس الضغط.

أولًا: فكرة التجربة
كان التساؤل الأساسي عند العالم تورشيللي: ما الذي يجعل عمود السائل يبقى ثابتًا داخل أنبوب مقلوب؟ وهل للهواء وزن يضغط على السوائل؟ في ذلك الوقت كان الاعتقاد السائد، منذ أرسطو، أن “الفراغ لا يمكن أن يوجد”. إلا أن تورشيللي أراد إثبات عكس ذلك.

ثانيًا:الأدوات المستخدمة

• أنبوب زجاجي طوله يقارب مترًا ومغلق من أحد طرفيه.

• كمية من الزئبق (لثقله مقارنة بالماء).

• بالإضافة إلي وعاء يحتوي على الزئبق.

ثالثًا:خطوات التجربة
أولًا، ملأ تورشيللي الأنبوب بالزئبق حتى حافته. ثم أغلق طرفه بيده وقلبه رأسًا على عقب داخل الوعاء المملوء بالزئبق. بعد رفع إصبعه، حيث انخفض الزئبق قليلًا واستقر عند ارتفاع يقارب 76 سم، بينما بقي الجزء العلوي من الأنبوب فارغًا تمامًا. هذا الفراغ سُمّي لاحقًا فراغ تورشيللي.

تعرف أيضًا على:بحث عن كولوم وأبرز إنجازاته في الفيزياء

الاستنتاجات

• الهواء له وزن ويضغط على سطح الزئبق في الوعاء.

• هذا الضغط الجوي هو ما يُبقي عمود الزئبق ثابتًا.

• المنطقة الفارغة فوق عمود الزئبق تعد فراغًا حقيقيًا.

• لذا يمكن قياس الضغط الجوي من خلال ارتفاع عمود الزئبق، وهو ما أدى إلى اختراع أول بارومتر في التاريخ.[2]

تعرف أيضًا على:إليك أبرز إنجازات ماري كوري في الكيمياء والفيزياء

من هو العالم الإيطالي الذي اخترع مقياس الضغط الجوي البارومتر؟

إن مكتشف الضغط الجوي، والعالم الإيطالي الذي اخترع مقياس الضغط الجوي البارومتر، هو إيفانجيليستا تورشيللي (Evangelista Torricelli). ففي عام 1643، أجرى تجربته الشهيرة باستخدام الزئبق، ومن ثم أصبح أول من أثبت عمليًا وجود الضغط الجوي، وعلاوة على ذلك ابتكر وسيلة دقيقة لقياسه.

وفي ذلك الوقت، كان الاعتقاد السائد أن “الطبيعة تكره الفراغ”، أي أن الفراغ مستحيل الوجود، وهو رأي يعود إلى الفلسفة الأرسطية. غير أن بعض الظواهر العملية، مثل فشل المضخات في رفع الماء إلى أكثر من 10 أمتار، أثارت شكوكًا حول صحة هذا المفهوم. ومن هنا بدأ تورشيللي يتساءل: لماذا لا يمكن رفع الماء أكثر من حد معين؟ وهل هناك قوة غير مرئية، كالهواء، تضغط علينا باستمرار؟

أما عن اختراعه “البارومتر – تجربة تورشيللي (1643)”، فقد كانت أدواته بسيطة: أنبوب زجاجي طوله نحو متر ومغلق من إحدى طرفيه، بالإضافة إلى ذلك كمية من الزئبق، ووعاء يحتوي على الزئبق.

وبالنسبة للخطوات: ملأ تورشيللي الأنبوب بالزئبق بالكامل، ثم قلبه رأسًا على عقب مع سد الطرف المفتوح، وأدخله في الوعاء. وبعد ذلك، حرر إصبعه فانخفض الزئبق قليلًا ليستقر عند ارتفاع يقارب 76 سم، وهكذا بقي الجزء العلوي فارغًا، وهو ما عُرف لاحقًا بـ فراغ تورشيللي.

تعرف أيضًا على:أسئلة في الفيزياء النووية وأسرار الطاقة الذرية

الاستنتاجات

أثبت تورشيللي أن الزئبق لا يبقى مرفوعًا بفعل “الفراغ”. بل بسبب ضغط الهواء على سطح الزئبق في الوعاء. كما برهن أن للهواء وزنًا وضغطًا يمكن قياسه. ومن هنا، ولد أول بارومتر زئبقي في التاريخ، وهو جهاز ما زال يستخدم كأساس لقياس الضغط الجوي.

ما هي الآلة التي اخترعها إيفانجليستا توريشيلي في عام 1643؟

الآلة التي اخترعها العالم الإيطالي إيفانجليستا تورشيللي عام 1643 هي البارومتر الزئبقي (Mercury Barometer). حيث يعتبر هذا الاختراع أول جهاز علمي لقياس الضغط الجوي بدقة، مما جعله علامة فارقة في تاريخ الفيزياء والأرصاد الجوية.

ما هو البارومتر الزئبقي؟

هو أداة تعتمد على مبدأ أن الهواء يضغط على سطح الزئبق في وعاء، مما يؤدي إلى ارتفاع الزئبق داخل أنبوب زجاجي مغلق من الأعلى. وبذلك يكون ارتفاع عمود الزئبق مؤشرًا مباشرًا لقيمة الضغط الجوي.

مكونات البارومتر الزئبقي

• أولًا:أنبوب زجاجي طويل مغلق من أحد طرفيه.

• ثانيًا :زئبق يُملأ به الأنبوب بالكامل.

• ثالثًا:وعاء يحتوي على كمية من الزئبق يوضع فيه الطرف المفتوح للأنبوب.

طريقة عمل البارومتر
عند قلب الأنبوب المملوء بالزئبق ووضعه في الوعاء. ينخفض عمود الزئبق قليلًا ليستقر عند ارتفاع يقارب 76 سم عند مستوى سطح البحر. هذا الارتفاع يتغير بحسب تغير الضغط الجوي، مما يجعل البارومتر أداة دقيقة للقياس.

تعرف أيضًا على:إليك أسماء أبرز علماء المسلمين المعاصرين في مختلف المجالات

أهمية اختراع البارومتر

• كان أول دليل عملي على وجود الضغط الجوي.

• حيث أثبت إمكانية وجود الفراغ.وبذلك يكون مخالفًا الاعتقاد الأرسطي القديم.

• مهد لتطور علم الأرصاد الجوية والتنبؤ بالطقس.

• بالإضافة إلي أنه أسس لوحدة قياس الضغط الجوي “الملليمتر زئبق” (mmHg) أو “تور” (torr) تكريمًا للعالم تورشيللي.

وفي الختام، يتضح أن إسهامات العلماء، وخاصة العالم تورشيللي، كانت حجر الأساس في بناء المعرفة العلمية التي نعتمد عليها اليوم. فمن ناحية، ساعد اكتشافه للضغط الجوي واختراعه للبارومتر في فتح آفاق جديدة في علم الفيزياء والأرصاد الجوية. ومن ناحية أخرى، أدى ذلك إلى دحض المعتقدات القديمة حول الفراغ. وعلاوة على ذلك، جعلته إنجازاته أحد أبرز العلماء في التاريخ. وبالتالي، فإن دراسة أعماله لا تذكرنا فقط بأهمية البحث العلمي لفهم الظواهر الطبيعية، بل أيضًا بدوره الحيوي في تطوير المجتمعات وتحقيق التقدم.

• Encyclopaedia BritannicaTorricelli’s law(بتصرف)
• javalabTorricelli’s Experiment _بتصرف

مشاركة المقال

وسوم