חוק בויל-מריוט. היסטוריה ומהות הגילוי המדעי

גילויים מדעיים חשובים ביותר
ספרייה חינם / מדריך / התגליות המדעיות החשובות ביותר

חוק בויל-מריוט. היסטוריה ומהות הגילוי המדעי

התגליות המדעיות החשובות ביותר

מחקר של המדען האנגלי הגדול בויל הניח את הבסיס להולדתו של מדע כימי חדש. הוא ייחד את הכימיה כמדע עצמאי והראה שיש לה בעיות משלה, משימות משלה, אותן יש לפתור בשיטות משלה, השונות מהרפואה. על ידי שיטתיות של תגובות צבע ותגובות משקעים רבות, בויל הניח את הבסיס לכימיה אנליטית. הוא גם הפך למחבר של אחד החוקים הראשונים של המדע הפיזיקלי והכימי המתהווה.

רוברט בויל (1627-1691) היה השלושה עשר מתוך ארבעה עשר ילדיו של ריצ'רד בויל, הדוכס הראשון מקורק, אגרן כסף אכזרי ומצליח שחי בתקופת המלכה אליזבת והכפיל את אדמותיו על ידי תפיסת ארצות זרות. הוא נולד בטירת ליסמור, אחת האחוזות האיריות של אביו. שם בילה רוברט את ילדותו. הוא קיבל חינוך ביתי מצוין ובגיל שמונה הפך לסטודנט באוניברסיטת איטון. שם למד ארבע שנים, ולאחר מכן עזב לאחוזתו החדשה של אביו, סטולברידג'.

כמקובל באותה תקופה, בגיל שתים עשרה נשלחו רוברט ואחיו לטיול באירופה. הוא החליט להמשיך את לימודיו בשוויץ ובאיטליה ושהה שם שש שנים ארוכות. בויל חזר לאנגליה רק ב-1644, לאחר מות אביו, שהותיר לו הון לא מבוטל.

בסטאלברידג' הקים מעבדה, שבה עד סוף 1645 החל במחקר בפיזיקה, כימיה וכימיה חקלאית. בויל אהב לעבוד על כמה נושאים בו זמנית. בדרך כלל הסביר לעוזרים בפירוט מה עליהם לעשות במשך היום, ולאחר מכן פרש למשרד, שם חיכתה לו המזכירה. שם הוא הכתיב את החיבורים הפילוסופיים שלו.

מדען אנציקלופדי, בויל, שעסק בבעיות ביולוגיה, רפואה, פיזיקה וכימיה, גילה עניין לא פחות בפילוסופיה, תיאולוגיה ובלשנות. בויל ייחס חשיבות עליונה לחקר המעבדה. המעניינים והמגוונים ביותר היו הניסויים שלו בכימיה. הוא האמין שהכימיה, לאחר שנפרדה מאלכימיה ורפואה, יכולה בהחלט להפוך למדע עצמאי.

בתחילה עסק בויל בהשגת חליטות מפרחים, עשבי מרפא, חזזיות, קליפת עצים ושורשי צמחים. המעניין ביותר היה עירוי סגול שהתקבל מחזזית לקמוס. חומצות שינו את צבען לאדום, והאלקליות לכחול. בויל הורה להשרות נייר בחליטה זו ולאחר מכן לייבש. פיסת נייר שכזו, שקועה בתמיסת הבדיקה, שינתה את צבעה והראתה אם התמיסה חומצית או בסיסית. זה היה אחד החומרים הראשונים שבויל כינה כבר אז אינדיקטורים.

מדען שומר מצוות לא יכול היה לעבור ליד תכונה אחרת של תמיסות: כאשר הוסיפו מעט חומצה הידרוכלורית לתמיסת כסף בחומצה חנקתית, נוצר משקע לבן, אותו כינה בויל "ירח הקרנית" (כלוריד כסף). אם המשקע הזה הושאר בכלי פתוח, הוא השחיר. זו הייתה תגובה אנליטית, שהראתה באופן אמין שהחומר הנחקר מכיל את ה"ירח" (כסף).

המדען הצעיר המשיך לפקפק ביכולת האנליטית האוניברסלית של האש וחיפש אחר אמצעי ניתוח אחרים. מחקריו רב השנים הראו שכאשר חומרים מושפעים מגיבים מסוימים, הם יכולים להתפרק לתרכובות פשוטות יותר. באמצעות תגובות ספציפיות, ניתן היה לקבוע תרכובות אלו. חלק מהחומרים יצרו משקעים צבעוניים, אחרים פלטו גז בעל ריח אופייני, אחרים נתנו תמיסות צבעוניות וכו' בויל כינה את תהליכי הפירוק של חומרים וזיהוי התוצרים שנוצרו באמצעות ניתוח תגובות אופייני. זו הייתה דרך עבודה חדשה שנתנה תנופה לפיתוח הכימיה האנליטית.

בשנת 1654 עבר המדען לאוקספורד, שם המשיך בניסויים שלו עם עוזרו וילהלם גומברג. המחקר צומצם למטרה אחת: לסדר חומרים ולחלקם לקבוצות לפי תכונותיהם.

אחרי גומברג, הפיזיקאי הצעיר רוברט הוק הפך לעוזרו. הם הקדישו את מחקריהם בעיקר לגזים ולפיתוח תורת הגופים.

לאחר שלמד מפרסומים מדעיים על עבודתו של הפיזיקאי הגרמני אוטו גריקה, החליט בויל לחזור על הניסויים שלו ולצורך כך המציא את העיצוב המקורי של משאבת אוויר. הדוגמה הראשונה למכונה זו נבנתה בעזרת הוק. החוקרים הצליחו להסיר כמעט לחלוטין את האוויר באמצעות משאבה. עם זאת, כל הניסיונות להוכיח את נוכחותו של אתר בכלי ריק נותרו חסרי תוחלת.

"אין אתר", סיכם בויל. הוא החליט לקרוא לחלל הריק ואקום, שפירושו בלטינית "ריק".

בשנת 1660, באחוזתו, השלים בויל את עבודתו המדעית הגדולה הראשונה - "ניסויים פיזיקו-מכניים חדשים בנוגע למשקל האוויר וגילוייו". הספר הבא היה הכימאי הספקן. בספרים אלו, בויל לא הותיר אבן על כנה ממשרת ארבעת היסודות של אריסטו, שהתקיימה כמעט אלפיים שנה, ה"אתר" של דקארט ושלושת העקרונות האלכימיים. באופן טבעי, עבודה זו עוררה התקפות חריפות מצד חסידי אריסטו והקרתוסים. עם זאת, בויל הסתמך על הניסיון בו, ולכן אין להכחיש את עדותו. רוב המדענים - חסידי התיאוריה הגופנית - קיבלו בהתלהבות את רעיונותיו של בויל. רבים ממתנגדיו האידיאולוגיים נאלצו להכיר גם בתגליותיו של המדען.

הפיזיקאי הצעיר ריצ'רד טאונלי הופך לעוזרו החדש במעבדת אוקספורד. יחד איתו גילה בויל את אחד מחוקי היסוד של הפיזיקה, וקבע שהשינוי בנפח של גז עומד ביחס הפוך לשינוי בלחץ. משמעות הדבר היא, כי בידיעת השינוי בנפח הכלי, ניתן היה לחשב במדויק את השינוי בלחץ הגז. תגלית זו הייתה התגלית הגדולה ביותר של המאה ה-1662. בויל תיאר אותו לראשונה ב-XNUMX ("בהגנה על דוקטרינת הגמישות ומשקל האוויר") וכינה זאת בצניעות השערה.

מושג גמישות האוויר, התואם את תפיסת הלחץ הנוכחית, היה מכריע בתוכניות וביישום הניסויים של בויל.

"גמישות אוויר", כותב גליוצי, "הודגמה פסקל בניסוי שחוזר על עצמו על ידי האקדמיה לניסויים ו-Guericke. בועת אוויר מתנפחת כאשר היא מונחת בתא ברומטרי או במיכל מפונה. הניסוי של Guericke עם שני כלי תקשורת העיד גם הוא על גמישות האוויר. "אנו מציינים דרך אגב שתורת הגמישות נולדה מהניסויים המתוארים באוויר. המונח הזה, שהציג פקה ב-1651, היה בשימוש נרחב על ידי בויל, אשר גם עשה את המחקרים הראשונים על גמישות מוצקים.

פרנצ'סקו לינו (1595-1675) נטל נשק נגד הבנה כזו, שבעצם הגן על הרעיונות שהעלה פאברי, כמו גם מרסן, שניסתה לייחס את אפקט טוריצ'לי ואת שאיבת המים על ידי משאבה להידבקות של " חלקיקי מים ואוויר מתנגשים זה בזה. בעבודתו "על ניסוי עם כספית בצינורות זכוכית...", שפורסמה ב-1660, מציין לינו שאם מורידים צינור פתוח משני קצותיו לכספית, ואז מכסים את הקצה העליון באצבע ומושכים חלקית את הצינור. מתוך כספית, אז מורגש שכרית האצבע נמשכת לתוך הצינור. משיכה זו, טוען לינו עוד, מעידה לא על לחץ אטמוספרי חיצוני, אלא על כוח פנימי הנובע מחוטים בלתי נראים ("פוניקלים") של חומר חומרי, המחוברים בקצה אחד לאצבע, ובקצה השני לעמוד של כספית.

עכשיו רעיונות כאלה גורמים רק לחיוך, אבל אז הם היו צריכים התייחסות רצינית, מה שעשה בויל בעבודתו "הגנה נגד לינו", שם הוא שואף להוכיח שהגמישות של האוויר מסוגלת ליותר מאשר רק להחזיק את "הטור הטוריצליאני".

בויל מתאר את מחקרו בפירוט רב: "לקחנו צינור זכוכית ארוך, שביד מיומנת, בעזרת מנורה, כופף בצורה כזו שהחלק הכופף כלפי מעלה היה כמעט מקביל לשאר. החור. במרפק הקצר יותר הזה... נסגר הרמטית.המרפק הקצר מחולק לכל אורכו לאינץ' (כל אחד מהם גם מחולק לשמונה חלקים) באמצעות רצועת נייר שעליה מודפסות חלוקות, שהודבקה בקפידה. הצינור. אותה רצועת נייר הודבקה על הברך הארוכה. לאחר מכן "נשפכה כספית לתוך הצינור בכמות כזו שמילאה את החלק החצי עגול או המעוגל של הסיפון" ועמדה באותה רמה בשתי הברכיים. "כשזה נעשה, התחלנו להוסיף כספית לרגל הארוכה... עד שהאוויר ברגל הקצרה הצטמצם על ידי דחיסה, כך שהוא תפס רק חצי מהנפח המקורי... שמרנו את עינינו על הרגל הארוכה יותר של הצינור... ושמנו לב שהכספית במרפק הארוך הזה גבוה ב-29 אינץ' מאשר במרפק השני."

בסיכום הניסויים הללו, ציין בויל: "כשהאוויר נדחס כל כך עד שהוא התעבה בנפח שהיה רבע מהמקור, ניסינו כמה קר האוויר מבד הפשתן הלח במים יעבה את האוויר. ו לפעמים נדמה היה שהאוויר קצת דחוס אבל לא עד כדי כך שאפשר להסיק ממנו מסקנות כלשהן. אחר כך גם ניסינו אם החום... יפעל מהקור הקודם".

מעניין לציין שלא בויל הסיק את המסקנות מהמחקרים, אלא טאונלי. בויל מציין שריצ'רד טאונלי, שקרא את המהדורה הראשונה של עבודתו "ניסויים פיזיקו-מכניים חדשים בנוגע לגמישות האוויר", שיער ש"לחצים והרחבות עומדים ביחס הפוך זה לזה".

יא.ג. דורפמן כותב: "חמש עשרה שנים לאחר פרסום המחקרים הללו על ידי בויל, כלומר בשנת 1679, הופיע בצרפת "נאום על טבע האוויר" של אב המנזר אדמה מריוטה, שבו, יחד עם שאלות אחרות, ניסויים דומים לניסויים של בויל על חקר תוארו הקשר בין לחץ. של אוויר ונפח תפוס. מריוט לא מזכיר את קודמו במילה אחת, כאילו הוא לא היה מודע לחלוטין לעבודתו של בויל על פנאומטיקה. בינתיים, יצירותיו של בויל היו ידועות ברבים: הן פורסמו בלטינית ובאנגלית. עם זאת, מריוט לא שכח בפעם הראשונה להזכיר את קודמו, כי באותו אופן, ב-1673, בעבודה על התנגשויות, הוא לא אמר מילה על העבודה הויגנס, בהשאלה מהאחרון לא רק את המתודולוגיה של הניסוי, אלא גם את יסודות התיאוריה.

עבודתה של מריוט נחותה משמעותית מזו של בויל בכל הנוגע ליסודיות הניסוי. בויל, כפי שראינו, מודד את גובה עמודת הכספית לשש עשרה אינץ', משווה את הערכים הנצפים בפועל עם חישובים, ומצביע על השגיאה הבלתי נמנעת במדידות. מריוט מודד את גבהי עמודת הכספית בסנטימטרים שלמים ומגביל את עצמו לדווח שנתוני הניסוי עולים בקנה אחד עם הנתונים המחושבים. זהיר וביקורתי, בויל מכנה את החוק שגילה רק "השערה" הדורשת אישור ניסיוני. מריוטה מכריזה על זה חוק או שלטון הטבע. אז למען ההגינות, "חוק בויל-מריוט" צריך להיקרא "חוק בויל-טונלי" או "חוק בויל-טונלי-הוק". למרבה הצער, לפעמים בקורסי פיזיקה נאמר בטעות שמיוטה "שיכללה" את המחקר של בויל, וזה לגמרי לא נכון.

אף על פי כן, הייתה זו מריוט (1620–1684) שניבאה את היישומים השונים של החוק. מבין אלה, החשוב ביותר היה חישוב גובהו של מקום מנתוני ברומטר. החישוב, שבוצע על ידי הפעלה בכמויות אינסופיות, הוביל לכישלון עקב הכשרה מתמטית חלשה של המדען.

מאוחר יותר, ב-1686, פנה האסטרונום האנגלי אדמונד האלי (1656–1742) לבעיית קביעת הגובה מלחץ אטמוספרי. הוא מוכר לרוב הקוראים בכוכב השביט שגילה, הנושא את שמו. אז, האלי מצא נוסחה שבעצם נכונה, אם לא לוקחים בחשבון שינויים בטמפרטורה. המהות של הנוסחה של האלי מסתכמת באמירה שככל שהגובה עולה בהתקדמות אריתמטית, הלחץ האטמוספרי יורד באופן אקספוננציאלי.

מחבר: סאמין ד.ק.

אנו ממליצים על מאמרים מעניינים סעיף התגליות המדעיות החשובות ביותר:

▪ סטריאוכימיה

▪ מודל פלנטרי של האטום

▪ קונספט המפץ הגדול

ראה מאמרים אחרים סעיף התגליות המדעיות החשובות ביותר.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

קיומו של כלל אנטרופיה להסתבכות קוונטית הוכח 09.05.2024

מכניקת הקוונטים ממשיכה להדהים אותנו עם התופעות המסתוריות והתגליות הבלתי צפויות שלה. לאחרונה הציגו ברטוס רגולה ממרכז RIKEN למחשוב קוונטי ולודוביקו לאמי מאוניברסיטת אמסטרדם תגלית חדשה הנוגעת להסתבכות קוונטית והקשר שלה לאנטרופיה. להסתבכות קוונטית יש תפקיד חשוב במדע ובטכנולוגיה של מידע קוונטי מודרני. עם זאת, מורכבות המבנה שלו הופכת את ההבנה והניהול שלו למאתגרים. התגלית של רגולוס ולמי מראה שההסתבכות הקוונטית פועלת לפי כלל אנטרופיה דומה לזה של מערכות קלאסיות. תגלית זו פותחת נקודות מבט חדשות בתחום מדע וטכנולוגיה של מידע קוונטי, ומעמיקה את הבנתנו את ההסתבכות הקוונטית והקשר שלה לתרמודינמיקה. תוצאות המחקר מצביעות על אפשרות הפיכה של טרנספורמציות של הסתבכות, מה שיכול לפשט מאוד את השימוש בהן בטכנולוגיות קוונטיות שונות. פתיחת כלל חדש ... >>

מזגן מיני Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

הקיץ הוא זמן להירגעות ולנסיעות, אבל לעתים קרובות החום יכול להפוך את הזמן הזה לייסורים בלתי נסבלים. הכירו מוצר חדש מבית סוני - מזגן המיני Reon Pocket 5, המבטיח להפוך את הקיץ לנוח יותר עבור המשתמשים בו. סוני הציגה מכשיר ייחודי - המיני-מרכך Reon Pocket 5, המספק קירור הגוף בימים חמים. בעזרתו, המשתמשים יכולים ליהנות מקרירות בכל זמן ובכל מקום פשוט על ידי לענוד אותו על צווארם. מזגן מיני זה מצויד בהתאמה אוטומטית של מצבי פעולה, כמו גם בחיישני טמפרטורה ולחות. הודות לטכנולוגיות חדשניות, Reon Pocket 5 מתאים את פעולתו בהתאם לפעילות המשתמש ולתנאי הסביבה. משתמשים יכולים להתאים בקלות את הטמפרטורה באמצעות אפליקציה ייעודית לנייד המחוברת באמצעות Bluetooth. בנוסף, זמינים לנוחות חולצות טי ומכנסיים קצרים בעיצוב מיוחד, אליהם ניתן לחבר מזגן מיני. המכשיר יכול הו ... >>

אנרגיה מהחלל עבור ספינת הכוכבים 08.05.2024

ייצור אנרגיה סולארית בחלל הופך לאפשרי יותר עם כניסתן של טכנולוגיות חדשות ופיתוח תוכניות חלל. ראש הסטארט-אפ Virtus Solis שיתף את החזון שלו להשתמש בספינת הכוכבים של SpaceX כדי ליצור תחנות כוח מסלוליות המסוגלות להניע את כדור הארץ. הסטארט-אפ Virtus Solis חשף פרויקט שאפתני ליצירת תחנות כוח מסלוליות באמצעות ספינת הכוכבים של SpaceX. רעיון זה עשוי לשנות באופן משמעותי את תחום הפקת האנרגיה הסולארית, ולהפוך אותו לנגיש וזול יותר. ליבת התוכנית של הסטארט-אפ היא להפחית את עלות שיגור לוויינים לחלל באמצעות Starship. פריצת דרך טכנולוגית זו צפויה להפוך את ייצור אנרגיה סולארית בחלל לתחרותי יותר עם מקורות אנרגיה מסורתיים. Virtual Solis מתכננת לבנות פאנלים פוטו-וולטאיים גדולים במסלול, באמצעות Starship כדי לספק את הציוד הדרוש. עם זאת, אחד האתגרים המרכזיים ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

החיים על מאדים 10.09.2013

מדענים מאוניברסיטת נבאדה מצאו ראיה נסיבתית נוספת לכך שחיים על פני כדור הארץ יכולים למעשה להיווצר במאדים.

לאחרונה, פרופסור סטיבן בנר ממכון ווסטהיימר למדע וטכנולוגיה כבר הצהיר שהחיים הגיעו לכדור הארץ ממאדים והראיה לכך היא מוליבדן ובור, שנמצאים הרבה יותר בשפע על מאדים מאשר על הפלנטה שלנו. כעת, מדענים מנבאדה גילו שפוספטים מאדים הם הרבה יותר מסיסים במים מאשר מינרלים יבשתיים דומים. משמעות הדבר היא שהחיים על הכוכב האדום היו קל יותר להיווצר מאשר על כדור הארץ הקדום.

פוספטים הם מרכיב מפתח לחיים; בלעדיהם, החיים לא היו מתאפשרים. לכן חקר השיטות להפקת פוספטים ממינרלים יכול לעזור לפענח את המסתורין של מקור החיים על הפלנטה שלנו. עד כה, מחקרים בתחום זה מראים כי מינרלים המכילים פוספט אינם מתמוססים בקלות רבה. זוהי מה שמכונה "בעיית הפוספט" של מקור החיים: איך יכלו החיים על פני כדור הארץ להופיע בתנאים שבהם לא היה מספיק פוספט בסביבה.

התשובה לשאלה זו עשויה להיות מקור המאדים של כל החיים על פני כדור הארץ. העובדה היא שיש הרבה יותר פוספטים על מאדים מאשר על כדור הארץ. נותר לראות עד כמה הם מסיסים במים.

כמובן שלמדענים אמריקאים לא היו דגימות סלע שהובאו ממאדים. עם זאת, הם הצליחו לסנתז את המינרלים כלורפטיט ומריליט שנמצאו על מאדים על ידי כלי רכב בלתי מאוישים. לאחר מכן נחשפו דגימות הסלע למים עם רמות pH שונות לפרקי זמן שונים. לאחר מכן מדדו החוקרים כמה פוספט מומס במים וכמה זמן זה לקח.

התברר ששני החומרים ה"מאדים" רוויים מים בפוספטים מהר יותר מאשר עמיתיהם היבשתיים, במקרים מסוימים 45% מהר יותר. נתונים אלה עשויים להיראות חסרי משמעות עבור חלקם, אך יש להם השפעה משמעותית על ההסתברות למקור החיים.

כמובן שמחקר שנערך על ידי מדענים אמריקאים לא מוכיח שמקורם של חיים ארציים במאדים ורק אז עברו לכדור הארץ. עם זאת, מחקר זה הופך את הגרסה הזו לקצת יותר סבירה. בנוסף, הוא מראה שהתנאים למקור החיים לא היו רק על כדור הארץ, אלא גם על כוכבי לכת אחרים. משמעות הדבר היא שייתכן שיהיו כוכבי לכת ראויים למגורים בגלקסיה שלנו.

עוד חדשות מעניינות:

▪ כבד אוזניות קלות עם הקלטת דופק

▪ מכונית ב.מ.וו תעבור על פני הולך רגל

▪ סרט אי-נראות להעברת מסרים סודיים

▪ רובוט רוקח

▪ קווי מתח לאנרגיה ירוקה

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק מהרכבת הקוביות של רוביק באתר. בחירת מאמרים

▪ מאמר נלחם בהפרעות רדיו. טיפים לדוגמנית

▪ כתבה האם לג'ירפה יש קול? תשובה מפורטת

▪ מאמר אוהל-פירמידה. עצות לטיול

▪ מאמר אוניברסלי בדיקות-אינדיקטורים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר מטבע נעלם. פוקוס סוד

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר