كانت الأرض أول من أثبت أن الهواء له كتلة
كان أول من أثبت أن الهواء له كتلة العالم جاليليو جاليلي .
يعتبر جاليليو جاليلي أب العلم الحديث وقد قدم مساهمات كبيرة في مجالات الفيزياء وعلم الفلك وعلم الكونيات والرياضيات والفلسفة.طور جاليليو تلسكوبًا محسنًا سمح له برؤية أقمار كوكب المشتري وحلقات زحل ، مراقبة ووصف لهم. مراحل كوكب الزهرة والبقع الشمسية وسطح القمر. المسافة والوقت واستمرارية التسارع ، كافح لفهم الاستمرارية ، على الرغم من أن العمل كان عليه انتظار نيوتن وجوتفريد لايبنيز لإنتاج حساب التفاضل والتكامل اللانهائي لإتقان هذه الصعوبة.
ماذا اعتقد جاليليو؟
- اخترع جاليليو تلسكوبًا محسّنًا سمح له برصد ووصف أقمار المشتري وحلقات زحل وأطوار الزهرة والبقع الشمسية وسطح القمر.
- أحدثت اختراعاته ، من البوصلات والمقاييس إلى التلسكوبات والمجاهر المحسنة ، ثورة في علم الفلك وعلم الأحياء.
- اكتشف جاليليو الحفر والجبال على القمر ، ودرجات كوكب الزهرة ونجوم مجرة درب التبانة ، وميله للتجارب الفكرية المبتكرة دفع المنهج العلمي نحو شكله الحديث.
- كان جاليليو مهتمًا بمعدلات السقوط ، وبدأ يدرك أنه – بدون مقاومة الهواء – يجب أن يسقط الجسم بسرعة تتناسب مع كثافته.
قوانين حركة جاليليو ، المشتقة من قياسه بأن جميع الأجسام تتسارع بنفس المعدل بغض النظر عن كتلتها أو حجمها ، مهدت الطريق لتدوين الميكانيكا الكلاسيكية بواسطة إسحاق نيوتن ، وسرعان ما تم قبول مركزية جاليليو الشمسي كحقيقة علمية مقبولة.
وقرر اختبار وجهة النظر الأرسطية المعدلة من خلال إجراء تجربة لم يكن هناك تقليد لوصف البحث التجريبي في أيام جاليليو ، وكانت التجارب الخاضعة للرقابة غير معروفة تقريبًا ، لذلك كان وصف جاليليو بسيطًا للغاية ، ويبدو أنه ألقى كرات مختلفة من. برج ولكن ما هي الأوزان؟ وأي برج؟ يمكننا التأكد من أنه كان برج بيزا المائل ، لكننا في النهاية نشك في ما إذا كان قد أجرى التجربة حقًا.
إحدى نتائج التجربة فاجأت جاليليو ، ووجد جاليليو أن الكرة الثقيلة اصطدمت بالأرض أولاً ، لكن بشكل طفيف ، باستثناء فارق بسيط بسبب مقاومة الهواء ، ووصلت كلتا الكرتين إلى نفس السرعة تقريبًا ، وهذا فاجأه ، و أجبره على التخلي عن الأفكار الأرسطية حول الحركة ، وإذا أجرى التجربة حقًا ، فقد كانت بالتأكيد نقطة تحول في تاريخ العلم.
لذا أجرى توماس سيتل ودونالد تجربة مع برج جاليليو أمام الكاميرا ، واتضح أنه عندما تحاول إطلاق الكرات معًا في نفس الوقت ، تتوتر عضلاتك ، وتحرر الأخرى الأخف ، والتي أنت لست قريبًا جدًا ، وهذا يعني أن جاليليو أبلغ بدقة عما رآه يحدث.لا شك أنه أجرى التجربة بالفعل ، وأصبح جاليليو أول منافس حقيقي لأرسطو ، وليس أسطورة في التجربة التي قام بها في البرج – لا سقطت تفاحة على رأس نيوتن. واحدة من أولى التجارب العلمية الخاضعة للرقابة ، غيرت هذه التجربة جاليليو وغيرت التاريخ.
هل الهواء له كتلة وحجم؟
نعم ، الهواء له كتلة وحجم . المادة هي أي شيء له كتلة ويحتل مساحة ، ولإثبات أن الهواء مادة نحتاج إلى إثبات أن الهواء له كتلة وفضاء.
ومن الأسهل إثبات أن الهواء يشغل مساحة ، لذلك دعونا نجري تجربة صغيرة أولاً: احصل على بالونين ، وفجر البالونات بالهواء ، وتكبر البالونات عندما تضع الهواء فيها ، والطريقة الوحيدة مع الهواء لجعلها أكبر . إذا كان الهواء يشغل مساحة ، فإن نصف دليلنا مكتمل ، وربط البالونات لتغلق حتى تظل منتفخة ، وعلى الرغم من وجود كتلة في الهواء ، فإن الحجم صغير ، على سبيل المثال لا يوجد الكثير من الهواء في بالونات الهواء ، إنها ليست كثيفة جدًا ، ويمكننا أن نبين أن كتلة الهواء في البالون وبناء التوازن.
للقيام بذلك ، ستحتاج إلى شريط قياس ، وبعض الشريط اللاصق ، وبعض الخيط وإبرة حادة ، وأخذ قطعة من الخيط وربط أحد طرفيها بمنتصف عصا القياس ، ثم خذ الطرف الآخر من الخيط وألصقه به سطح الطاولة ، تأكد من حرية تحريك عصا العداد ، واربط جزءًا من الخيط بكل بالون ، وعلى بالون واحد ، قم بعمل علامة “X” بقطعتين من الشريط وأخذ البالونات وربط كل واحدة بالقياس عصا ، واحدة على كل طرف من طرفي عصا القياس ، لذلك ، في الوقت الحالي ، يجب أن يكون هناك بالونان معلقان من عصا متر ، واحد من كل منهما ، وإذا تغيرت كتلة أحد البالونات ، فسنكون قادرين على معرفة ذلك لأن سوف “تميل” عصا العداد نحو الجسم الأكثر ضخامة ، لذلك كل ما عليك فعله هو السماح للهواء بالخروج من أحد البالونات ، وأخذ الإبرة وإحداث ثقب بعناية في وسط “X” أنت. أنت لا تريد فرقعة البالون ، فأنت تريد فقط عمل ثقب حتى يتمكن الهواء من الهروب ، ونأمل أن يثبت الشريط البالون معًا …
ماذا حدث؟ إذا سارت الأمور على ما يرام ، فقد بالون واحد هواءه بطريقة هادئة للغاية دون إرسال أحشاء البالون عبر الغرفة ، ثم نهاية العداد مع البالون المنكمش كان يجب أن يرتفع في الهواء ، وقد فعلت ذلك كما كنت أقل. الكتلة في البالون بعد تفريغه ، إذا كانت الطريقة الوحيدة التي يمكن أن يفقد بها البالون كتلته هي وجود كتلة في الهواء بداخله ، وقد أوضحت من خلال هذه التجربة أن الهواء يشغل حيزًا وله كتلة ، وبالتالي أثبتت أن الهواء هي مادة. .
أي نوع من المواد هو الهواء
الهواء هو مثال على نوع من المواد يسمى الغاز . المواد الصلبة والسوائل هي الأشكال الشائعة الأخرى للمادة. الغاز هو نوع من المواد التي يمكن أن تغير شكلها وحجمها. وبالون مليء بالهواء ، تعلم أنه يمكنك ضغط بالون لتغيير شكله. تغيير بالون يمكن ضغطها. لدفع الهواء إلى حجم أصغر عندما تقوم بفرقعة البالون يتمدد الهواء ليملأ حجمًا أكبر ، وإذا قمت بتحليل الهواء ، فهو يتكون في الغالب من النيتروجين والأكسجين بكميات أكبر أقل من العديد من الغازات الأخرى ، بما في ذلك الأرجون وثاني أكسيد الكربون وغازات أخرى مهمة مكون الهواء هو بخار الماء.
كمية المادة في الهواء ليست ثابتة
كمية المادة في عينة الهواء ليست ثابتة من مكان إلى آخر . تعتمد كثافة الهواء على درجة الحرارة والارتفاع. وهناك العديد من جزيئات الغاز في لتر من الهواء من مستوى سطح البحر أكثر من لتر من الهواء من أعلى الجبل ، والذي يحتوي على مادة أكثر بكثير من لتر من الهواء من طبقة الستراتوسفير ، والجو. أقرب إلى سطح الأرض عند مستوى سطح البحر ، يوجد عمود كبير من الهواء يتحرك أسفل السطح ، ويضغط الغاز في القاع ويعطيه كثافة وضغطًا أعلى على الرغم من أنك لا ترى الهواء كغاز ، إلا أن جزيئاته متباعدة ، وعندما يتكثف الهواء في صورة سائلة ، يصبح مرئيًا.