Magdeburské hemisféry - Magdeburg hemispheres

Gaspar Schottův náčrt experimentu Magdeburské hemisféry Otta von Guerickeho .

Tyto Magdeburg hemisféry jsou dvojice velkých měděných polokoulí, s páření ráfky. Byly použity k předvedení síly atmosférického tlaku . Když byly ráfky zapečetěny tukem a vzduch byl odčerpán, koule obsahovala vakuum a nemohla být roztržena týmy koní na slavné první veřejné demonstraci v roce 1654. Magdeburské hemisféry vynalezl německý vědec a starosta Magdeburgu , Otto von Guericke , demonstrovat vzduchové čerpadlo, které vynalezl, a koncept atmosférického tlaku. První umělé vakuum bylo vyrobeno před několika lety Evangelistou Torricelli a inspirovalo Guericke k vytvoření první vakuové pumpy na světě , která se skládala z pístu a válce s jednocestnými klapkami. Hemisféry se staly populární na přednáškách fyziky jako ilustrace síly tlaku vzduchu a stále se používají ve výuce. Původní hemisféry jsou k vidění v Deutsches Museum v Mnichově .

Kromě vědeckého významu experiment sloužil k prokázání uzdravení města Magdeburg, které pouhé dvě desetiletí dříve prošlo strašlivým pytlem Magdeburgu - považovaným za nejhorší krutost třicetileté války - když bylo 20 000 jeho obyvatel zmasakrován a na konci války v roce 1648 jich zůstalo jen 4 000. Otto von Guericke se zajímal o oba aspekty experimentu, o jeho dvojitou funkci předního vědce a starosty Magdeburgu, který neúnavně pracoval na obnově bohatství města.

Přehled

Originální Magdeburské hemisféry a Guerickeova vakuová pumpa v Deutsches Museum , Mnichov, Německo

Magdeburské hemisféry o průměru asi 50 cm (20 palců) byly navrženy tak, aby demonstrovaly vakuovou pumpu , kterou vynalezl Guericke. Jeden z nich měl hadicové připojení k připevnění čerpadla a ventil, který jej uzavřel. Když byl vzduch vysáván z vnitřku hemisfér a ventil byl uzavřen, bylo možné odpojit hadici od čerpadla a ty byly pevně drženy tlakem okolní atmosféry .

Síla, která drží hemisféry pohromadě, se rovnala ploše ohraničené spojem mezi hemisférami, kružnici o průměru 50 cm, vynásobené rozdílem tlaku vzduchu mezi vnitřkem a vnějškem. Není jasné, jak silné bylo vakuové Guerickeovo čerpadlo schopné dosáhnout, ale kdyby dokázalo evakuovat veškerý vzduch zevnitř, hemisféry by byly drženy pohromadě silou kolem 20 000 newtonů (4 500  lbf ; 2,2 čistých tun) -force ), což odpovídá zvedání automobilu nebo malého slona ; dramatická ukázka tlaku atmosféry .

Demonstrace

Malé 4 '' hemisféry, 70. léta 18. století

Guerickova demonstrace byla provedena 8. května 1654 před císařským sněmem a císařem Ferdinandem III. V Řezně . Třicet koní ve dvou týmech po patnácti nemohlo oddělit hemisféry, dokud se neotevřel ventil, aby se vyrovnal tlak vzduchu. V roce 1656 zopakoval demonstraci se šestnácti koňmi (dva týmy po osmi) ve svém rodném městě Magdeburg , kde byl starostou. Vzal také dvě koule, obě hemisféry pověsil podpěrou a odstranil vzduch zevnitř. Poté připevnil závaží na koule, ale koule se nehnuly. Gaspar Schott jako první popsal experiment v tisku ve své Mechanica Hydraulico-Pneumatica (1657). V roce 1663 (nebo podle některých zdrojů v roce 1661) byla v Berlíně předvedena stejná demonstrace před Frederickem Williamem, braniborským kurfiřtem s dvaceti čtyřmi koňmi.

Experiment se stal populárním způsobem, jak ilustrovat principy tlaku vzduchu , a bylo vytvořeno mnoho menších kopií hemisfér, které se dodnes používají na hodinách vědy. Rekonstrukce von Guerickeho experimentu z roku 1654 jsou prováděny na místech po celém světě společností Otta von Guericke. Dne 18. března 2000, ukázka použití šestnáct koní byla provedena v Great Torrington podle barometru World .

Experiment byl připomínán na nejméně dvou německých známkách.

Po učení o Guericke pumpy přes Schott knihy, Robert Boyle spolupracoval s Robertem Hooke navrhovat a stavět zlepšenou vzduchovou pumpu. Z toho pomocí různých experimentů formulovali takzvaný Boyleův zákon , který říká, že objem tělesa ideálního plynu je nepřímo úměrný jeho tlaku. Mnohem později byl zákon o ideálním plynu formulován v roce 1834.

Viz také

Reference

externí odkazy