Pnömatika

Pnömatika, Filon tarafından milattan önce 3. yüzyılda yazılan Mekaniğin Esasları adlı kitabın 5. cildi.

Ayrıca İskenderiyeli Heron'un da aynı adı taşıyan bir kitabı vardır.^[1]

Hava basıncıyla işleyen (pnömatik) aygıtlardan bahsedilen eserin aslı günümüze kadar ulaşamamıştır. Yalnızca, bugün Süleymaniye Kütüphanesi’nde bulunan Arapça çevirisi^{[*] [**]} ve Arapça’dan yapılan çeviriler mevcuttur.^[2] Ancak Arapça’sında kitabın aslında bulunmayan bazı bölümlerin olduğu tahmin edilmektedir.^[2] Kitap 1899 yılında Wilhelm Schmidt tarafından Latince ve Almanca’ya; 1902 yılında Carra de Vaux tarafından Fransızca’ya çevrilmiştir.^[3]

İlk 8 bölüm havanın kabı dolduran bir cisim olduğunun deneylerle gösterilmesini içeren bir önsöz niteliğindedir. Boş olduğu söylenen bir kavanoz Filyon’a göre boş değildir; hava ile doludur. Kavanoz ters çevrilerek suya daldırılırsa içine su girmeyecektir. Suyun kaba girebilmesi için havanın dışarı çıkması gerekmektedir. Kavanozun arkasında balmumuyla kapatılmış bir delik bulunursa, balmumu çıkartılana kadar kaba su girmeyecek ve balmumunun çıkartıldığı anda havanın dışarı çıktığı görülecektir.

O dönemde egemen olan Aristo fiziğine göre su ağırdır ve hareketinin aşağı doğru olması gerekir.^[3] Ancak Filyon’a göre hava etrafında küçük boşluklar bulunan atomlardan oluşur.^[3] Su ile hava arasında ise boşluk yoktur. Bu nedenle su havayı izleyerek yukarı doğru da hareket edebilir. Eğer suya batırılan düz sifonun içindeki hava çekilirse, suyun yapışıkmışçasına havayı takip ettiği görülür.

Kıvrık sifonla, suyun bir kuyudan ya da kaptan yukarı akması sağlanabilir; ama genellikle su sifonu kabın yüzeyinden daha aşağı bir seviyede terk eder. Bu sifona hiç hava girmemesi koşuluyla gerçekleşebilir. Su, devamlılığı kesilirse daha fazla akmaz. Filyon bu durumu şu deneyle açıklıyor:^[2] Eğer bir kavanoz su ile doldurulup, su ile dolu bir kabın içinde ağzı su içinde kalacak şekilde ters olarak tutulursa, kavanozdaki suyun akmadığı görülür. Üst tarafında bir delik açılırsa kaba hava girer ve su ancak o zaman dışarı çıkabilir. Bu, suyun havaya katıldığını onu izlediğini ve onunla sürekli temasta kaldığını gösterir.

Daha sonra termoskopun tanımlaması gelir: Kurşundan yapılmış bir kap, kabın dibine kadar uzanan kıvrık bir sifona hava geçirmeyecek şekilde tutturulur. Sifonun diğer ucu ise bir kavanozun içindeki suya daldırılır. Kurşun kap güneş veya ateş ile ısıtılırsa bir miktar hava sifondan dışarı çıkar ve kavanozdaki suda baloncuklar oluşur. Kap tekrar soğutulduğunda ise kavanozdan bir miktar su çeker. Çekilen su, kurşun kabın sıcaklığına göre sifonda ileri ya da geri hareket eder. Filyon'a göre bu, ateşin ve havanın kendi doğalarında ortak noktalarının olduğunu ve havanın ateş (ısı) tarafından çekildiğini gösterir. Ama bu doğada hiç boşluğun olmamasından da kaynaklanır, eğer hava herhangi bir yerden çekilirse boşluğu başka miktarlar doldurur. Bu, kitapta şu deneyle doğrulanır:^[4] Bir kaba bir miktar su, suyun üzerine bir mantar ve mantarın üzerine de bir mum koyulur. Mum yakılır ve üzeri bir kavanozla kapatılırsa; bir süre sonra mumun söndüğü ve suyun kavanoz içinde yükseldiği görülür. Filyon'a göre bunun nedeni, ateşin havayı ortadan kaldırması ve havanın yerini suyun doldurmasıdır.

Kitapta, teorik önsözden sonraki 4 bölümde sifon çeşitleri anlatılır. Ayrıca dolu ve ağzı yaprakla kapatılmış bir kavanozu ters çevirme deneyi târif edilir.^[2]

13. bölümden 16. bölüme kadar olan kısımda ise sifonlu ya da fıskiyeli birkaç düzenekten ve basit aygıtlardan bahsedilir.^[2]

17. ve 21. bölümler arasında 3 çeşit ağzı açık ve sabit sıvı seviyeli kap, sabit yağ seviyeli bir lamba ve birden çok sıvıyı ayrı ayrı veya birlikte dökebilen bir ibrik tanıtılmıştır.^[2]

Bundan sonra 61. bölüme kadar hokkabaz aygıtları diye adlandırılan birçok aygıt tanıtılmaktadır. 62-65 arasında ise su çarkları ve değişik tipte tulumbalar tanıtılmaktadır.^[2]

Ekler bölümünde iki çeşit tulumba, nehirlerden veya gölcüklerden su çıkarmaya yarayan 5 aygıt ve 2 karışık fıskiye anlatılır.^[2]

Filyon lambanın daha uzun süre yanabilmesi için, sıvı yüksekliğini aynı seviyede tutmayı amaçlamış ve bu düzeneği tasarlamıştır.

Bu gaz lambasında eksilen sıvının tamamlanabilmesi için lambanın üzerine her iki yanında ince borular (b-e ve c-d) olan bir sıvı haznesi (a-b-c) yerleştirilmiştir. Ancak bu düzeneğin en önemli yeri haznenin içindeki hava borusudur (k-m-n). Bu boru hazneye, hava girmeyecek şekilde, m noktasından bağlanır. Borunun k ucu ise g-h-z kabındaki sıvının içine daldırılır. Kaptaki sıvı yüksekliği borunun k ucunun ortaya çıkmasına neden olacak kadar azalırsa, hava borusundan hazneye giren hava ince borulardan kaba sıvı akmasını sağlar. Dolayısıyla kaptaki sıvı seviyesi tekrar k seviyesine kadar yükselir ve hava borusunun ağzı kapanır. Hava girişinin kesilmesiyle birlikte sıvı akışı da durur. Hazneye giren hava miktarı g-h-z kabındaki sıvı seviyesi tarafından kontrol edilir.^[5] Böylece haznedeki sıvı bitene kadar sıvı yüksekliği -birkaç milimetre dışında- k seviyesinin altına inemez ya da üzerine çıkamaz.

Bu düzeneğin verimliliği boruların boyutlarına ve şekline bağlıdır. Hava borusu, sıvı yüksekliği k seviyesinin altına indiği anda hava girişine engel olmayacak şekilde geniş; b-e ve c-d boruları ise herhangi bir anda hava girişine izin vermeyecek kadar ince olmalıdır.

Filyon'un gaz lambası aç-kapa kontrol düzeneklerinin ilk örneklerindendir.^[6] Bu düzenek daha sonra Heron, Benû Musâ kardeşler ve Leonardo da Vinci tarafından da kullanılmıştır.^[6] Günümüzde ise tarımda ve hayvanların su kaplarında uygulamaları görülmektedir.

Tükenmeyen (boşalmaz, boşalmayan) kap olarak da adlandırılan bu kaplar genellikle eğlence amaçlı kullanılmaktadır.^[2] Bu düzenekler de temelde lambadaki ilkeyi kullanır. Şekilde görülen düzenekte hava borusu çanağın içine gizlenmiştir.^[***] Suyun eksilmesiyle borudan depoya hava geçer ve üst taraftaki borudan çanağa su akmaya başlar. Çanaktaki su seviyesi hava borusunun ağzını kapattığında hava geçişi ve ardından sıvı akışı durur. Kendi kendine açılan ve tam zamanında kapanan bir musluk şaşırtıcı olabilmektedir.

Tükenmeyen kaplar çok farklı şekillerde tasarlanabilir. Sıvı haznesinin bir duvarın arkasına ve boruların da sıvı çanağının içine gizlenmiş modelleri çok ilgi çekicidir.

• Drachmann, A. G. (1948). Ktesibios, Philon and Heron, Enjar Munksgaard, Copenhagen
• Tekeli S., Dorsay M., Unat Y. (2002). El-Câmi' Beyne'l-'İlm Ve'l-'Amel En-Nâfi' Fî Eş-Şınaâ'ti'l-Hiyel, Türk Tarih Kurumu Basımevi, Ankara
• Anonim. Otomatik Kontrol Sistemlerinin Öncüleri, İTÜ Kontrol Mühendisliği23 Eylül 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. 7 Kasım 2007 tarihinde erişildi
• Mayr, O. (1970). The Origins of Feedback Control, The M.I.T. Pres, England
• Anonim. "Philon". Anlamak 7 Kasım 2007 tarihinde erişildi