سحر الثورة الصناعية: ولادة مقياس الضغط

 

الضغط شيء موجود في كل مكان وحاسم في الصناعة. ويتجلى ذلك في المقام الأول في العمليات الصناعية المختلفة، مما يجعله عاملاً حاسماً ولا غنى عنه للإنتاج والعمليات.

 

في الصناعة، يشير الضغط إلى القوة المؤثرة على وحدة المساحة، ويتم التعبير عنها عادة بنسبة القوة إلى وحدة المساحة. للضغط العديد من المظاهر والتطبيقات في الصناعة، وفيما يلي بعض السيناريوهات الشائعة:

1. 1. أنظمة نقل السوائل والغاز: في الأنظمة الهيدروليكية والهوائية، يستخدم الضغط على نطاق واسع لنقل الطاقة وأداء العمل. في الأنظمة الهيدروليكية، يتم نقل السائل عبر خطوط الأنابيب، مما يؤدي إلى الضغط على السائل لتنفيذ الأعمال الميكانيكية. تستخدم الأنظمة الهوائية بالمثل الضغط المطبق على الغازات لتشغيل المعدات الصناعية.
2. 2. التصنيع: في تشكيل المعادن ومعالجة البلاستيك وعمليات التصنيع الأخرى، يتم استخدام الضغط لتشكيل المواد وقطعها وربطها. يتم استخدام المعدات مثل المكابس وآلات القولبة بالحقن واللكمات على نطاق واسع في التصنيع.
3. 3. محطات توليد الطاقة: يستخدم ضغط البخار لتشغيل توربينات محطات توليد الطاقة، وتحويل الطاقة الحرارية إلى كهرباء. يقوم البخار ذو الضغط العالي بتدوير التوربينات، مما يولد طاقة ميكانيكية يتم تحويلها في النهاية إلى طاقة كهربائية.
4. 4. التفاعلات الكيميائية: بعض التفاعلات الكيميائية في الصناعة الكيميائية تتطلب ظروف ضغط محددة. ومن خلال الضغط في المفاعلات، يمكن التحكم في معدلات التفاعل وانتقائية المنتج.
5. 5.استخراج النفط والغاز: في آبار النفط واستخراج الغاز الطبيعي، يؤدي التحكم في الضغط في حفرة البئر إلى تعزيز إنتاج النفط والغاز. تؤثر اختلافات الضغط على سيولة وكفاءة استخراج النفط والغاز.
6. 6. تكييف الهواء والتبريد: تخضع المبردات في أنظمة التبريد لدرجة حرارة وضغط محددين للتحكم لضمان حسن سير النظام. ضبط الضغط يمكن أن يؤثر على أداء أنظمة التبريد.
7. 7. الفضاء الجوي: في محركات الطائرات والمركبات الفضائية، يعد الضغط عاملاً حاسماً لأداء المحرك والتصميم الديناميكي الهوائي. تعمل الغازات ذات درجة الحرارة المرتفعة والضغط العالي داخل فوهات المحرك على دفعها لتوليد الدفع.
8. 8. صناعة السيارات: في محركات السيارات، يقوم الضغط الناتج عن غازات الاحتراق الموجودة في الأسطوانات بتشغيل المكابس، مما يدفع السيارة. يرتبط أداء المحرك وكفاءة استهلاك الوقود بالضغط الداخلي

 

قبل اختراع الصناعة أجهزة قياس الضغط, استخدم الناس طرقًا مختلفة لمراقبة التغيرات في الضغط. فيما يلي بعض الطرق الأساسية:

 

1. 1. طريقة عمود الزئبق: هذه طريقة قديمة وكلاسيكية لقياس الضغط باستخدام ارتفاع عمود الزئبق. يتم غمر أحد طرفي الأنبوب الرأسي في الزئبق، بينما يكون الطرف الآخر مفتوحًا للهواء. تؤدي التغيرات في ضغط الغازات أو السوائل إلى ارتفاع أو انخفاض ارتفاع عمود الزئبق، مما يوفر وسيلة غير مباشرة لقياس الضغط.
2. 2. البارومتر: البارومتر هو جهاز يقيس الضغط من خلال التغير في حجم الغاز. على سبيل المثال، يستخدم مقياس الزئبق ارتفاع عمود الزئبق للإشارة إلى ضغط الغاز. تُستخدم البارومترات بشكل شائع في التجارب العلمية وقياسات الأرصاد الجوية.
3. 3. طريقة تأرجح البندول: تتضمن هذه الطريقة استخدام البندول لمراقبة تأرجحه تحت ضغوط مختلفة، واستنتاج حجم الضغط. يتم استخدام هذه الطريقة في بعض البيئات المختبرية.
4. 4. مراقبة تشوه الجسم: في بعض الأحيان، يستنتج الناس تغيرات الضغط من خلال ملاحظة تشوه الأشياء. على سبيل المثال، في بعض الأجهزة، يمكن أن يشير مدى التشوه في المواد المرنة (مثل النوابض) إلى الضغط المطبق.
5. 5. الإحساس اليدوي: بالنسبة لبعض التطبيقات البسيطة، قد يعتمد الأفراد على الإحساس الذي يشعرون به من خلال اللمس لإدراك التغيرات في القوة أو الضغط. هذه الطريقة مناسبة في المقام الأول للمواقف التي تتطلب تقديرات تقريبية.

 

وقد زودت هذه الأساليب العلماء والمهندسين والحرفيين بوسائل استشعار وقياس الضغط قبل اختراع أجهزة قياس الضغط الصناعية. ومع ذلك، كانت هذه الأساليب في كثير من الأحيان أقل دقة وملاءمة مقارنة بأجهزة قياس الضغط الحديثة. مع تقدم العلوم والتكنولوجيا، أصبحت أجهزة قياس الضغط الصناعية أدوات أكثر دقة وموثوقية وتستخدم على نطاق واسع لقياس الضغط.

 

ولادة واختراع مقياس الضغط يمكن إرجاعها إلى أواخر القرن السابع عشر. في ذلك الوقت، أبدى العلماء والمهندسون اهتمامًا كبيرًا بقياس ضغط الغازات والسوائل. وعلى هذه الخلفية، بدأ الباحثون بالبحث عن أداة قادرة على قياس الضغط بدقة.

 

في عام 1679، اقترح الفيزيائي الفرنسي بليز باسكال لأول مرة فكرة لقياس ضغط السائل ونشر نتائج بحثه، ووضع الأساس لمجال قياس الضغط. ومع ذلك، لم تبدأ أجهزة قياس الضغط في التطور إلا بعد مرور ما يقرب من قرنين من الزمان.

 

في أوائل القرن التاسع عشر، اخترع المهندس السويسري رودولف بوش والمهندس الفرنسي يوجين بوردون بشكل مستقل مقياس ضغط يعتمد على أنبوب معدني منحني. استخدم هذا التصميم تشوه الأنبوب المعدني تحت الضغط لقياس التغيرات في الضغط، ليكون بمثابة نموذج أولي لمقياس ضغط أنبوب بوردون المستخدم على نطاق واسع.

 

مع التطور المستمر للتكنولوجيا العلمية، تحسن تصميم ودقة أجهزة قياس الضغط تدريجيًا. في أوائل القرن العشرين، مع تقدم التصنيع، زاد الطلب على التحكم في الضغط بسرعة، ووجدت أجهزة قياس الضغط تطبيقًا واسع النطاق في مجالات مثل التصنيع الكيميائي والصناعة والفضاء.

 

اليوم، أصبح مقياس الضغط أداة لا غنى عنها في مختلف التطبيقات الصناعية والعلمية. بدءًا من تصميمها الأولي البسيط وحتى أجهزة قياس الضغط الرقمية الحديثة عالية الدقة، فقد مر اختراع هذه الأداة وتطويرها بتاريخ طويل، مما يوفر بيانات مهمة للمهندسين والعلماء في مختلف المجالات ويقود التقدم التكنولوجي المستمر.