بالنسبة إلى المكشاف الحراري Thermoscope، فإنَّه ثمة سؤال تمهيدي لا بد من الإجابة عليه: متى تُصبح تجربة الهواء المضغوط، أيا كان نوعه، مكْشافًا حراريا؟ إذا أخذنا ذلك كأساس فإنه ينبغي للمُجَرِّب أن يكون لديه منظور واضح في صنع أداة المقصود منها أن تُعطي بعض الدلالة المرئية للتغيُّرات عن حالتها الحرارية، لكن لا يكفي أن يُؤول سلوك أداة بهذه الطريقة. لقد ظهرت أُولى تجارب الهواء المضغوط التي يُمكن أن تُشكّل أساس المكشاف الحراري قام بها فيلون البيزنطي. عَمِل فيلون ضاع في الأصول اليونانية، لكنه بقي محفوظا في المخطوطات اللاتينية ¹⁰ والعربية.¹¹

وصف فيلون جهازه كما في الشكل (1)، ووضّح من خلاله طريقة تمدد وتقلص الهواء؛ حيث يُؤخذ كرة رصاصية ذات حجم معتدل، وداخلها فراغ فسيح؛ يجب ألا تكون رقيقة جدًّا حتى لا تنفجر بسهولة، ولا ثقيلة، إنَّما جافةٌ تمامًا بحيث تنجح التجربة. من خلال فتحة في الأعلى يمر سيفون منحن يصل تقريبًا إلى القاع. الطرف الآخر لهذا السيفون يتم تمريره في وعاء مليء بالماء، أيضًا يصل تقريبًا إلى الأسفل؛ بحيث يتدفق الماء خارجه بسهولة. وقد جزم فيلون أنه حين تُوضع الكرة في الشمس وتُصبح دافئة، فإنَّ بعض الهواء المحصور في الأنبوب سيخرج؛ حيث يتدفق الهواء خارج الأنبوب في الماء، ويجعله في حالة حركة ويُنتج فقاعات هوائية، واحدة بعد الأخرى. إذا تم وضع الكرة في الظل أو في أي مكان آخر لا تخترقه الشمس، إذن سيرتفع الماء خلال الأنبوب ويتدفّق خلال الكرة، وإذا تم وضع الكرة ثانية في الشمس فسيعود الماء إلى الوعاء وهكذا دواليك. وقد وجد فيلون أنَّ التأثير ذاته يظهر إذا ارتفعت حرارة الكرة بالنار أو صب ماء مغلي فوقها.¹²

شكل (1) تخطيطي يوضّح مكشاف فيلون الحراري.

(مصدر الصورة: Barnett, Martin K., The Development of Thermometry and the Temperature Concept, p. 270).

_____________________________________

هوامش

10- Middleton, W.E. Knowles, A History of the Thermometer and its Use in Meteorology, the Johns Hopkins Press, Baltimore, Maryland, 1966. p. 4

11- انظر: شوقي، جلال، أصول الحيل الهندسية في الترجمات العربية، ط1، مؤسسة الكويت للتقدم العلمي، الكويت، 1995م.

12- Frisinger, H. Howard, A History of Meteorology: to 1800, American Meteorology Society, New York, 1977. p. 47

13- Barnett, Martin K., The Development of Thermometry and the Temperature Concept. p. 271.

مواضيع ذات صلة

الاهتمامات البيئية العالمية "فيزياء الطاقة المستدامة: استجابة علمية للاهتمامات البيئية العالمية"

سلوك الغازات وخصائصها العامة

الديناميكا الحرارية الجزيئية

توزيع بولتزمان

العلاقات بين الخواص

القانون الثالث للديناميكا الحرارية

الطاقة الحرة

القانون الثاني للديناميكا الحرارية

القانون الأول للديناميكا الحرارية

Order and entropy

Irreversibility

The Clausius-Clapeyron equation