من أول من أثبت أن للهواء كتلة

اول من اثبت ان للهواء كتلة هو العالم

 أول من أثبت أن للهواء كتلة هو  العالم جاليليو جاليلي  . 

يُعتبر جاليليو جاليليي أب العلم الحديث، وقد قدم مساهمات كبيرة في مجالات الفيزياء وعلم الفلك وعلم الكونيات والرياضيات والفلسفة. اخترع جاليليو تلسكوبًا محسنًا مكنه من مراقبة ووصف مراحل أقمار المشتري وحلقات زحل والزهرة والبقع الشمسية وسطح القمر. من بين اكتشافاته العديدة: قانون القصور الذاتي استخدمه لاحقًا إسحاق نيوتن باعتباره أول قانون للحركة، والقطع المكافئ كمسار للقذيفة، والعلاقة بين المسافة والسرعة، والعلاقة بين المسافة والوقت، واستمرارية التسارع، كافح لفهم الاستمرارية، على الرغم من عدم وجوده. قادر على العمل لا تنتظر نيوتن وجوتفريد لايبنيز لإتقان حساب التفاضل والتكامل هذه الصعوبة.

ما الذي اخترعه جاليليو

• اخترع جاليليو تلسكوبًا محسّنًا مكنه من مراقبة ووصف أقمار المشتري وحلقات زحل ومراحل كوكب الزهرة والبقع الشمسية وسطح القمر.
• أحدثت اختراعاته، من البوصلات والموازين إلى التلسكوبات والمجاهر المحسنة، ثورة في علم الفلك وعلم الأحياء.
• اكتشف جاليليو الحفر والجبال على القمر، ومراحل كوكب الزهرة ونجوم درب التبانة، وميله لإجراء تجارب مدروسة ومبتكرة دفع المنهج العلمي إلى شكله الحديث.
• كان جاليليو مهتمًا بسرعة السقوط، لذلك في نظره، في حالة عدم وجود مقاومة للهواء، يجب أن تسقط الأشياء بسرعة تتناسب مع كثافتها.

قوانين حركة جاليليو، المستندة إلى قياساته التي تقضي بأن جميع الأجسام تتسارع بنفس السرعة بغض النظر عن الكتلة أو الحجم، مهدت الطريق لإسحاق نيوتن لتدوين الميكانيكا الكلاسيكية، وسرعان ما أصبحت نظرية جاليليو مركزية الشمس حقيقة علمية مقبولة.

وقرر اختبار وجهة نظر أرسطو المنقحة من خلال إجراء تجربة. في أيام جاليليو لم يكن هناك تقليد لوصف البحث التجريبي، وكانت التجارب الخاضعة للرقابة غير معروفة تقريبًا، لذلك كان تقرير جاليليو بسيطًا للغاية. يبدو أنه يرمي كرات مختلفة من برج، لكن ما وزنه؟ أي برج؟ يمكننا التأكد من أنه برج بيتزا سلانت، لكن انتهى بنا الأمر إلى التساؤل عما إذا كان قد أجرى التجربة بالفعل.

فاجأت جاليليو نتائج إحدى هذه التجارب، فوجد جاليليو أن الكرة الثقيلة اصطدمت بالأرض أولاً ولكن بشكل طفيف. وبصرف النظر عن الاختلاف الطفيف الناتج عن مقاومة الهواء، حققت الكرتان نفس السرعة تقريبًا. تخلى عن أفكار أرسطو حول الحركة، وإذا أجرى هذه التجربة بالفعل، فقد كانت كذلك بالتأكيد نقطة تحول في تاريخ العلم.

لذلك أجرى توماس سيتل ودونالد تجربة برج جاليليو على الكاميرا واتضح أنه عندما تحاول رمي الكرة معًا واحدة تلو الأخرى، فإن عضلاتك المتوترة تخدعك وتترك الكرة الأخف وزناً التي تمسك بها أقل حدة، مما يعني أن جاليليو أبلغ عن ما رآه بالضبط منافسًا حقيقيًا لأرسطو، لم تكن تجاربه في برج لندن أسطورة - لم تسقط أي تفاحة على رأس نيوتن. في الواقع، كانت واحدة من أولى التجارب العلمية الخاضعة للرقابة التي غيرت جاليليو وغيرت التاريخ. 

هل الهواء له كتلة وحجم

نعم، الهواء له كتلة وحجم. المادة هي أي شيء له كتلة ويحتل الفضاء، ولإثبات أن الهواء مادة، نحتاج إلى إثبات أن الهواء له كتلة ومساحة.

 ومن الأسهل إثبات أن الهواء يشغل حيزًا، لذلك دعونا نجري تجربة صغيرة أولاً: اذهب واحضر بالونتين، ونفخهما بالهواء، وضعي الهواء فيهما، وسوف تكبر البالونات، والطريقة الوحيدة التي يمكن للهواء أن يصنع بها منطادًا الأكبر هو أنه إذا احتل الهواء مساحة، فعندئذٍ يكون نصف الإثبات لدينا قد انتهى، اربط بالونًا لإغلاقه بالتساوي يظل منتفخًا. على الرغم من أن الهواء له كتلة، إلا أن حجمه صغير. على سبيل المثال، الهواء في بالون لا يحتوي على الكثير من الهواء وكثافته ليست عالية جدًا. يمكننا إثبات أن الهواء في البالون له كتلة من خلال بناء توازن .

 لهذا ستحتاج إلى عصا متر وبعض الشريط وبعض الخيط وإبرة حادة، خذ قطعة من الخيط وربط أحد طرفيها في منتصف عصا القياس، قم بربط الطرف الآخر من الخيط على سطح الطاولة، فقط تأكد عصا العداد حرة في الحركة، اربط خيطًا بكل بالون، وفي بالون واحد، اصنع علامة "X" بقطعتين من الشريط اللاصق ثم خذ البالونات واربط كل بالون بعصا قياس، واحدة في كل طرف من نهاية عصا القياس، لذلك، الآن، يجب أن يكون لديك بالونان معلقان من عصا متر، واحد في كل طرف، إذا تغيرت كتلة البالون، يمكننا معرفة ذلك لأن عصا العداد "ستميل" نحو الجسم الأكثر ضخامة، لذا إليك ما عليك القيام به ما يجب القيام به هو إفراغ الهواء من أحد البالونات، وأخذ إبرة، ثم قم بعمل ثقب بعناية في وسط "X"، فأنت لا تريد أن ينفجر البالون، بل تريد فقط إحداث ثقب للهواء للهروب، على أمل سيجمع الشريط البالونات معًا ... ...

 ماذا حدث؟ إذا سارت الأمور على ما يرام وفقد البالون الهواء بطريقة هادئة جدًا دون نفخ أحشاء البالون حول الغرفة، فيجب أن يرتفع الطرف الآخر مع البالون المنكمش في الهواء بسبب الكتلة الأقل في البالون بعد الانكماش، إذا الطريقة الوحيدة التي يمكن أن يفقد بها البالون تعني الكتلة أن الهواء فيها له كتلة، ومن خلال هذه التجربة أثبتت أن الهواء يشغل حيزًا وله كتلة، لذلك أثبتت أن الهواء مادة.

أي نوع من المواد هو الهواء

 الهواء هو مثال لمادة تسمى الغاز. الأشكال الشائعة الأخرى للمادة هي المواد الصلبة والسوائل. الغاز هو شكل من أشكال المادة يمكن أن يغير شكله وحجمه. مجرد إلقاء نظرة على بالون مليء بالهواء وأنت تعلم أنه يمكنك ضغط البالون لتغيير شكله. يمكنك ضغط البالون لدفع الهواء إلى حجم أصغر. عندما تفرقع بالونًا، يتمدد الهواء لملء حجم أكبر. إذا قمت بتحليل الهواء، فهو يتكون في الغالب من النيتروجين والأكسجين بكميات صغيرة من العديد من الغازات الأخرى، بما في ذلك الأرجون وثاني أكسيد الكربون والنيون. يعد بخار الماء مكونًا مهمًا آخر للهواء.

كمية المادة في الهواء ليست ثابتة

 كمية المادة في عينة الهواء ليست ثابتة من مكان إلى آخر. تعتمد كثافة الهواء على درجة الحرارة والارتفاع، حيث يحتوي لتر من الهواء عند مستوى سطح البحر على جزيئات غاز أكثر من لتر من الهواء في أعلى الجبل، والذي يحتوي بدوره على مادة أكثر من لتر من الهواء في طبقة الستراتوسفير، والهواء أكثر من الكثافة بالقرب من سطح الأرض، عند مستوى سطح البحر، يوجد عمود كبير من الهواء يندفع لأسفل على السطح، ويضغط الغاز في الأسفل ويعطيه كثافة وضغطًا أعلى، مثل الغوص في بركة من الماء، مع تقدم الغوص، سيزداد الضغط عند التعمق أكثر في الماء، باستثناء أن الماء السائل لا ينضغط بسهولة مثل الهواء الغازي، والذي لا يمكنك رؤيته الهواء عبارة عن غاز تكون جزيئاته متباعدة ويصبح مرئيًا عندما يتكثف في حالة سائلة.