Первые опыты с вакуумом

0

В сороковых годах XVII века бургомистр города Магдебурга инженер Отто фон Герике начал свои, получившие впоследствии мировую известность, опыты по изучению свойств «пустого» пространства. Герике интересовался строением Вселенной и пытался на опыте получить то «пустое» пространство, в котором движутся планеты, в том числе и Земля. Опыты Герике настолько поучительны, что их до настоящего времени демонстрируют на уроках физики в школе при изучении свойств газа.

Нелегко было в то время получить разреженное пространство. Для первого опыта Герике взял винную бочку, наполнил ее водой и пытался насосом откачать из нее воду (рис. 4). Вскоре он убедился, что в бочку на место воды проникает воздух. Значит бочка не плотная. Тогда Герике изготовил для опытов медные разъемные шаровидные сосуды. Первые же пробы показали, что откачивать воздух из герметичного сосуда нелегко. С увеличением разрежения вытягивание поршня требовало все больших и больших усилий. На рис. 5 (взят из книги Герике) видно, как несколько человек пытаются вытянуть поршень.

Каково же было изумление участников одного из первых опытов, когда медный сосуд, имевший тонкие стенки, внезапно сплющился, при этом раздался звук наподобие выстрела. Медный сосуд был сплющен огромным внешним давлением воздуха. Но участникам опыта это было непонятно.

Представление о том, что человек живет на дне воздушного океана, в то время уже существовало, но никому и в голову не приходило, что воздух давит на все предметы на Земле с такой огромной силой.

А что же собой представляет пустота? Этот вопрос продолжал занимать Герике, и он настойчиво ставит все новые и все более совершенные опыты.

Он конструирует первый в мире воздушный насос и откачивает воздух со все большей полнотой. Один из его интересных опытов изображен на рис. 6. Герике поставил два стеклянных сосуда один над другим, соединил их трубкой, на которой имелся кран. В нижний сосуд он налил воду, перекрыл кран, соединяющий его с верхним сосудом, затем он создал вакуум в верхнем сосуде. Открыв кран, соединяющий оба сосуда, он увидел, что вода под давлением воздуха поднимается из нижнего сосуда в верхний. Таинственная сила, которую в течение тысячелетий называли «боязнью пустоты», была разгадана — это было давление воздуха. Если учесть, что свои опыты Герике делал, не будучи знаком с опытами Торичелли и Паскаля, его следует признать одним из. основоположников учения о свойствах газов и основателем вакуумной техники.

Чтобы наглядно показать, с какой большой силой атмосферный воздух давит на все предметы, Герике поставил знаменитый опыт с магдебургскими полушариями (рис. 7). Два медных полых полушария сложили вместе, из образовавшегося шара откачали воздух. Для герметичности между полушариями проложили кожаную прокладку, смазанную жиром. К каждому полушарию прочно прикрепили по кольцу, за которые тянули в разные стороны по 8 лошадей.

Но даже 16 лошадей не могли разъединить медные полушария, которые между собою не были ничем соединены и удерживались вместе только давлением воздуха. Те же полушария легко распадались, как только открывали кран для заполнения их воздухом.

Насос, которым пользовался Герике, был первым насосом для получения разреженного пространства.

Герике поставил немало остроумных опытов. Он поместил внутри стеклянного шара, из которого был откачан воздух, колокольчик и определил, что звук не распространяется в безвоздушном пространстве.

Изучая свойства «пустого» (разреженного) пространства, Герике установил, что воздух необходим для горения, так как свеча гасла в вакууме. Поместив в стеклянный шар мышь и откачав из него воздух, Герике обнаружил, что в вакууме мышь быстро погибла, следовательно, в вакууме не может быть жизни.

У своего дома Герике соорудил водяной барометр, состоявший из трубы высотой свыше Юл/ (рис. 8), в верхней стеклянной части которой на поверхности воды плавала деревянная фигурка человечка. Однажды, обнаружив быстрое падение уровня воды в барометре, Герике предсказал бурю за несколько часов до ее начала. Это тогда произвело большое впечатление на жителей Магдебурга.

Опыты Герике производили огромное впечатление на его современников. «Пустое» пространство становилось доступным. Конечно, представление о степени «пустоты» пространства в то время было далеким от современного, но и эти сведения были большим шагом вперед на пути познания тайн природы.

Leave A Reply