قياس الوزن النوعي.....

[hالقاضيS]

قياس الوزن النوعي

أشكال من الأوزان في كتاب الحكمة

هو نسبة كتلة الجسم بالمقارنة بحجمه ويعبر عنها عادة بالوزن النوعي. وهو أيضا هو نسبة كثافة الجسم بالمقارنة بكثافة الماء حيث تؤخذ كثافة الماء على أنها وحدة واحدة. وفي النظام المتري يزن السنتيمتر المكعب من المياه -عند درجة حرارة مقدارها أربع درجات- جراما واحدا.
ويمكن تحديد الوزن النوعي بعدة طرق، حيث يمكن وزن الأجسام الصلبة ذات الوزن النوعي العالي في الهواء على حدة ثم بعد ذلك توزن في الماء، ثم يتم الحصول على الوزن النوعي بقسمة الوزن في الهواء على الفارق في الوزن عند غمس الجسم في الماء.
ولقد توصل العلماء المسلمون في القرن الرابع الهجري / العاشر الميلادي إلى طرق متقدمة جدا لقياس الوزن النوعي للمعدن مقارنة بالطرق المستخدمة حديثا، وجاءت نتائجهم في غاية الدقة إذا قورنت بالأوزان المتعارف عليها الآن، وقد كانت تجاربهم التي أجروها مثارا للإعجاب حتى اليوم.
فلقد أجرى البيروني اختبار الوزن النوعي للتفريق بين معادن اللازورد، والياقوت، والزمرد، والعقيق، والبلور، واللؤلؤ، وتوصل إلى فروق لا تتجاوز أجزاء قليلة من المائة بينها وبين القياسات الحديثة. ولقد ذكر فروقا بين الذهب و الفضة فقال:
" ومتى وازى الذهب غيره في الوزن لم يساوه في الحجم... ونسبة حجم الحديد إلى حجم الذهب المتساويين في الوزن نسبة مائة وواحد وخمسين إلى ثلاثة وستين، ويقنعك فيه أن كفتي ميزانك إذا وسعتا شيئا واحدا كانتا متساويتين في الوزن مضروبتين في جنس واحد، ثم وازنت فيهما ذهبا مع غيره حتى توازنا ثم أدليتهما معا في الماء، وشلتهما من الغوص في الماء، فإن كفة الذهب ترجح لأن ما دخلها من الماء أكثر مما دخل الكفة الأخرى لصغر حجم الذهب وكبر حجم غيره... أن المكعب الذي ضلعه ذراع إذا كان من الماء اتزن مع ما هو جزء من تسعة عشر إذا كان ذهبا".
ولقد وجد البيروني أن الوزن النوعي للماء البارد يقل عنه للماء الساخن بمقدار 0,041677 أي أن الماء يزيد حجمه بالتبريد بحوالي 4,1677%.
وقد استخدم في ذلك جهازا وضعه من ابتكاره، وهو أقدم جهاز مقياس لتع يين الوزن النوعي للمواد، وهو كما يلي:





والجهاز المستعمل مخروطي الشكل ذي مصب بالقرب من فوهته بحيث يتجه هذا المصب إلى أسفل. وكان البيروني يزن المعدن أو الفلز المطلوب قياس وزنه قياسا دقيقا في الهواء، ثم يدخله في جهازه المخروطي المملوء بالماء إلى فوهته، فيحل المادة مكان الماء المزاح الذي يفيض من فتحة المصب. وعندئذ يقوم البيروني بوزن الماء المزاح، ويعين الوزن النوعي للمادة بحساب النسبة بين وزن المادة في الهواء ووزن الماء المزاح.
ولقد كانت نتائج القياس كما ورد في كتابه الجماهر لفلزات كل من الذهب والزئبق و الرصاص والفضة والصفر والنحاس الأحمر وتوتياء النحاس والحديد والقصدير، مقارنة بالقيم المقاسة بالأجهزة الحديثة كما يلي:





كما كانت نتائج قياس الوزن النوعي لبعض الجواهر الكريمة مثل الياقوت الأحمر والزمرد واللازورد واللؤلؤ والمرجان والزجاج والكوارتز مقارنة بالقيم المقاسة بالأجهزة الحديثة كما يلي:





وفي القرن السادس الهجري / الثاني عشر الميلادي استخدم الخازن نفس الجهاز الذي استعمله البيروني لتعيين الوزن النوعي لبعض المواد الصلبة والسائلة، وتوصل به إلى درجة عالية من الدقة، كما ابتكر الخازن معادلة تحدد الوزن المطلق والوزن النوعي لجسم مركب من مادتين بسيطتين، وهي:





حيث (أ) الوزن المطلق للجسم المركب، و(ك) الوزن النوعي للجسم المركب، و(ب1) كثافة المادة الأولى، و(ب2) كثافة المادة الثانية. وقد أشار الخازن إلى أن للهواء وزنا وقوة رافعة كالسوائل، وأن وزن الجسم المغمور في الهواء ينقص عن وزنه الحقيقي، وأن مقدار ما ينقصه من الوزن يتوقف على كثافة الهواء، وبين أن قاعدة أرشميدس لا تسري على السوائل فقط بل إنها تسري على الغازات أيضا. وقد أودع الخازن نتائجه هذه في كتابه ميزان الحكمة . وهي النتائج التي نسبت فيما بعد إلى العالم الإيطالي تورشيلي. كما مهدت هذه الأبحاث أيضا إلى اختراع الباروميتر كمقياس لثقل السائل النوعي.

اخوكم _
القاضيsh

[hالقاضيS]

ياردود