Кіріспе
Атмосфералық қысымның күшін көрсетуге арналған мыс жарты шарлар жұбы. Магдебург жарты шарлары – 1654 жылы өткен әйгілі экспериментте атмосфералық қысымның күшін көрсету үшін пайдаланылған, біріне-бірі бекітілген үлкен мыс жарты шарлардың жұбы. Шеттері маймен жабылып, ауа сорғыланғанда, шардың ішінде вакуум пайда болып, оны аттардың тіпті тобы да бөліп шығара алмады. Клапан ашылғанда ауа тез кіріп, жарты шарлар оңай ажыратылды. Магдебург жарты шарларын неміс ғалымы және Магдебург қаласының мэрі Отто фон Герике өзінің жаңадан ойлап тапқан ауа сорғысын және атмосфералық қысым концепциясын көрсету үшін жасады. Шардың ішінде не бар екені туралы түрлі пікірлер болды. Көптеген адамдар оның толығымен бос екенін ойлады, ал кейбіреулер вакуумда ауа немесе сынаптан алынған көзге көрінбейтін зат бар деп сақты. Дыбыс шар арқылы өтпеді, яғни дыбыс естілу үшін орташа орта қажет екенін көрсетті, ал жарық өткен жоқ. Бірінші жасанды вакуумды бірнеше жыл бұрын Эвангелиста Торричелли жасаған, ол Герикеге әлемдегі алғашқы вакуум сорғысын – поршень мен цилиндрден, бір жақты клапандардан тұратын құрылғыны жасауға шабыттандырды. Жарты шарлар физика сабақтарында ауа қысымының күшін көрсету үшін танымал болды және қазір де білім беруде қолданылады. Алғашқы жарты шарлар Мюнхендегі Неміс мұражайында сақталады. Ғылыми маңыздылығынан бөлек, бұл эксперимент Магдебург қаласының қайта құрғысы келуін көрсетуге мүмкіндік берді. Себебі, қала екі онжылдықтан кейін ғана Соңғы отыз жылдық соғыстың ең қорқынышты трагедиясы саналған Магдебургтің тонау-жорығынан аман қалған еді, онда 20 000 тұрғыны қаза тауып, 1648 жылы соғыс аяқталғанда бар болғаны 4 000 адам қалған. Фон Герике ғалым ретіндегі және қаланың байлығын қайта жаңғырту үшін тырысқан мэр ретіндегі екі қырынан да эксперименттің маңыздылығын түсінді.
The Magdeburg hemispheres are a pair of large copper hemispheres with mating rims that were used in a famous 1654 experiment to demonstrate the power of atmospheric pressure. When the rims were sealed with grease and the air was pumped out, the sphere contained a vacuum and could not be pulled apart by teams of horses. Once the valve was opened, air rushed in and the hemispheres were easily separated. The Magdeburg hemispheres were invented by German scientist and mayor of Magdeburg, Otto von Guericke, to demonstrate the air pump that he had invented and the concept of atmospheric pressure. Speculation varied about the contents of the sphere. Many thought it was simply empty, while others argued the vacuum contained air or some finer aerial substance drawn from the mercury. Sound did not transmit through the sphere, indicating that sound needed a medium in order to be heard, while light did not. The first artificial vacuum had been produced a few years earlier by Evangelista Torricelli and inspired Guericke to design the world's first vacuum pump, which consisted of a piston and cylinder with one way flap valves. The hemispheres became popular in physics lectures as an illustration of the strength of air pressure, and are still used in education. The original hemispheres are on display in the Deutsches Museum in Munich. Aside from its scientific importance, the experiment served to prove the recovery of the city of Magdeburg, which only two decades earlier had undergone the Sack of Magdeburg considered the worst atrocity of the Thirty Years' War when 20,000 of its inhabitants were massacred, and only 4,000 remained at the end of the war in 1648. Von Guericke was concerned with both aspects of the experiment, in his double capacity as a leading scientist and as the mayor who worked tirelessly to restore the city's wealth.
Шолу
Диаметрі шамамен 50 см (20 дюйм) болатын Магдебург жарты шарлары Гюрике өнертапқан вакуум сорғышын көрсету үшін жасалған. Олардың бірінде сорғыны қосуға арналған түтік жалғастырғышы және оны жабуға арналған клапан болған. Екі жарты шардың ішіндегі ауа сорылып алынып, клапан жабылып, сорғыдан шланг ажыратылғанда, олар қоршаған атмосфераның ауа қысымымен мықты ұсталып тұратын. Жарты шарларды бірге ұстап тұратын күш, жарты шарлардың бірігіп жатқан жерімен шектелген ауданға, яғни 50 см диаметріндегі шеңберге, ішкі және сыртқы ауа қысымының айырмасына көбейтілгенге тең. Гюрике сорғысы қаншалықты күшті вакуумға жете алатыны белгісіз, бірақ егер ол ішіндегі барлық ауаны шығара алса, жарты шарлар шамамен бір автомобильді немесе кішкентай пілді көтеруге тең күшпен, бірге ұсталып тұратын еді; атмосфера қысымының керемет демонстрациясы.
Көрсеткіштер
Герикенің демонстрациясы 1654 жылдың 8 мамырында императорлық диета алдында және император Фердинанд III Регенсбургте орындалды. Отыз жылқы, он бес адамнан тұратын екі топ, ауа қысымын теңестіру үшін клапан ашылғанша екі жарты шарды бөліп ала алмады. 1656 жылы ол өзінің туған қаласы Магдебургте он алты жылқымен (сегізден тұратын екі топ) демонстрацияны қайталады. Ол сондай-ақ екі шарды алып, екі жарты шарды тіреуге іліп, ішіндегі ауаны шығарды. Содан кейін ол шарларға салмақ қосты, бірақ шарлар орын аудармады. Гаспар Шотт бұл тәжірибені алғаш рет 1657 жылы шыққан "Механика гидравлика пневматикасы" еңбегінде сипаттады. 1663 жылы (немесе кейбір деректер бойынша 1661 жылы) дәл осындай демонстрация Берлинде Бранденбург курфюрсі Фредерик Вильгельмнің алдында жиырма төрт жылқымен көрсетілді. Бұл тәжірибе ауа қысымының қағидаларын көрсетудің танымал тәсіліне айналды, көптеген кіші жарты шарлар жасалды және бүгінгі күнге дейін ғылым сабақтарында қолданылады. Отто фон Герике қоғамы әлемнің әртүрлі жерлерінде 1654 жылғы Герике тәжірибесін қайта жаңғырту шараларын өткізеді. 2000 жылдың 18 наурызында "Barometer World" компаниясы Ұлы Торрингтонда он алты жылқыны пайдалана отырып демонстрация өткізді. Бұл тәжірибе кем дегенде екі неміс почта маркасында бейнеленген. Шотттың кітабынан Герике сорғысы туралы білгеннен кейін Роберт Бойл Роберт Гукпен бірлесіп жақсартылған ауа сорғысын жобалады және жасады. Осыдан кейін, түрлі тәжірибелер арқылы олар Бойль заңы деп аталатын заңды қалыптастырды, ол идеал газдың көлемінің оның қысымына кері пропорционалды екенін көрсетеді. Ал идеал газ заңы 1834 жылы тұжырымдалды.