Denis Papin

[boxcigar]

Suları boşaltma işi madenler bakımından önemli olduğu kadar, dahabirçok alanlarda da (kuyudan su çekme, bahçe sulama, çeşmeleri besleme,sarnıçları kurutma) çözüm bekleyen bir sorundu. Tulumbalar tekniği,antik çağdan bu yana, ta 1637'ye kadar, hiç güçlük çıkarmadanişlemişti. Ancak o tarihte Floransa dukasının kuyucuları, bütünçabalarına rağmen suyun yükselmediğini hayretle görünce Galile'ye başvurdular. Bilgin onlara, suyun 10.33 metreden daha çokyükselemeyeceğini söyledi.

Bu olayın Toricelli'nin de dikkatini çektiğini ve suyun bu düzeydendaha yükseğe çıkamadığına göre, bu yükseklikteki bir su sütununa eşitolan hava basıncının onu dengelediği sonucuna vardığını biliyoruz Budüşüncenin doğruluğunu, Pascal'ın Puy-de-Döme tepesindeki deneyi dekanıtladı. Buna dayanan Otto von Guericke, Robert Böyle ve Mariotte gazdinamiğini kurdular. Kısacası, XVII. yüzyılın sonunda bütün fizikçiler,hava basıncının önlemesi sonucu suyun 10.33 metreden daha çokyükselmeyeceğini biliyorlardı. Bu durumda, suyun daha çok yükselmesiniistiyorlarsa, hava basıncını kaldırmaları, yani bir piston aracılığıylasuyun üstünde boşluk sağlamaları gerekiyordu.

Daha doğrusu bu. Denis Papin'in teklif ettiği çözüm yoluydu. (1671).

Denis Papin, 22 Ağustos 1647'de Blois'da doğmuş genç bir hekimdi, amahekimlikten çok fizikle ilgilenmekteydi. Bir yolunu bulup Huygens'letanıştı ve asistanı oldu.

Büyük dâhi Huygens, Colbert'in dostuydu. XIV. Louis'nin Versay sarayınıinşa ettirdiği ve parkına şahane havuzlar, şelâleler yaptırdığıdönemde, ünlü bahçe mimarı Le Nötre, Seine'in sularını önce Marlyarkına, oradan da bu parka akıtmanın yollarını arıyor, buçalışmalarında karşılaştığı bazı pompalama sorunlarını 'Çözümlemesiiçin Huygens'e baş vuruyordu.

Bilgin bir yandan, sarkaçlı ve zemberekli saatlerin icadına, mekaniğintemel yasalarını bulmaya, öte yandan Cassini'nin ısmarladığı devastronomik dürbünleri imal etmeye çalışıyordu. Bunlar, onun gözünde,Versay sarayındaki pompalama güçlükleriyle kıyaslanamayacak derecedeönemli ve heyecan verici konulardı. Kendini bütünüyle bu çalışmalaraadamak için Versay sarayının sularıyla ilgili pratik sorunlarınınçözümlenmesini asistanına bıraktı. Böylece Denis Papin, suyu 10.33metreden daha yükseğe çıkarmanın çarelerini araştırmaya koyuldu.

Papin'e göre, suyu yükseltmek için borudaki havayı boşaltmakgerekiyordu ve boruyu, bu işe uygun olarak imal edilmiş bir havaboşaltma makinesine bağlamak yeterdi. Ne var ki, sadece laboratuvardeneylerinde başarılı olmaktan öteye gitmeyen bir yolla, bu kadar büyükçapta bir işe girişmenin, parlak sonuçlar veremeyeceğini, Denis Papinde biliyordu.

Bu bilgin ömrü boyunca huzursuz, geçimsiz bir insan olarak yaşadı; hiçbir şeyden hoşnut olmaz, koruyucularını gücendirir, hayallerin ardınatakılıp sağlam ve onurlu görevleri geri çevirirdi. Böyle olduğu halde,suyu 10.33 metreden yükseğe çıkarma işinde ömrünün sonuna kadar sebatgöstermesi şaşılacak bir şeydir. Ufak-tefek bazı icatların dışındaPapin'in belli başlı kaygısı Versay sarayının suları oldu. Sorunçözümlendiğinde bile Papin hâlâ inatla başka çözümler arıyordu.

1687'de Londra'da bulunduğu sıralarda yeni bir tip tulumba düşündü.Pistonları hidrolik çarkla işleyen bu araç, iki silindirden meydanagelmişti. Pistonlar yukarı kalkınca altında hava boşluğu yaratıyor,hava basıncı bunları yeniden hızla aşağı itiyordu. Uçlarına asılanyükleri de kaldırabiliyordu. Ama ne yazık ki bu tulumba bilimadamlarından oluşan İngiliz Krallık Bilim Akademisinin (Royal Society)önünde işlemedi. Papin bunun nedenini bulmakta gecikmedi: Yeterincehava boşluğu sağlanamamıştı.

Papin, 1688'de Almanya'da Marbourg Üniversitesi profesörü olduğusıralarda başka bir şey düşündü: Silindirdeki hava boşluğunu, içindebarut patlatarak sağlayamaz mıydı? Böyle bir tasarıyı, 1678'de Paris'teAbbe Jean ve Hautefeulle de ileri sürmüş, Huygens de bunu denemişti.Tulumbanın içine barut keseleri yerleştirecek, bunlar patlayıncaçıkacak ateş, supaplar aracılığıyla havayı dışarıya atacaktı. Havadışarı atıldıktan sonra piston, hava basıncının etkisiyle aşağıyainecekti. Papin, silindir 0.33 metre çapında olursa, 871 kg.'lık birbasınç elde edileceğini hesapladı.

Sonuç yine hayal kırıcı oldu; çünkü barutun patlaması da tam bir havaboşluğu yaratamıyordu. Papin olağanüstü bir inatla deneylerinisürdürdü. 1690'da yeni bir fikir ortaya attı: Tulumbayı su buharıyladoldurmak... Buhar, sıvı haline geldiğinde hacmi çok küçüleceğindensilindirin içinde tam bir hava boşluğu bırakacaktı.

Böylece buhar makinesinin belli başlı ilkesi ortaya atılmış oluyordu.Gerçi buharlaşan suyun hacminin çok arttığı ve bu artışın yarattığıgüçten yararlanılabileceği daha önce de savunulmuştu, ama nasılyararlanılacağı tutarlı bir şekilde ortaya konmamıştı. İtalyan Porta(1538-1615) ve Fransız Salomon de Caus (1576-1626), Buharın, kaplardakisuların boşaltılmasında kullanılmasını teklif ettiler. 1626'da İtalyanmimarı Giovanni Branca (1571-1640) buhar püskürtülmesiyle çarklarıçevirmeyi, İngiliz Marquis Edward da (1601-1667), kaynamış suyla dolubir topu patlatmış olduğunu ileri sürdü.

Bütün bunlar, teklif ya da deney aşamasında gerçekten işleyebilirmakineler olmaktan uzaktı. Buna karşılık. Denis Papin'in 1690'da Actesde Leipzkj'de tanıttığı makine bambaşkaydı ve yepyeni ufuklar açıyordu,içinde bir pistonun buhar gücüyle gidip geldiği bir silindirdi bu.Silindirin dibinde bir miktar su bulunmakta, piston da suyun düzeyindedurmaktaydı. Yapılacak işlem şuydu: Silindir, su buharlaşıncaya kadarısıtılacak; o zaman buhar pistonu kaldıracak; bu safhada ateşuzaklaştırılacak; su soğuyunca yerine hava boşluğu bırakacağından,piston hava basıncının itişiyle aşağı inecekti. Hem öylesine bir güçleinecekti ki, bu güç rahatlıkla bir yükü kaldırabilecek ya da birtulumbayı işletebilecekti.

Ancak, bu makinenin aksayan yanı apaçık ortadaydı. Silindir kapalıolduğundan su bitince yeniden doldurulamayacaktı. Üstelik buhar iyicesoğumadan piston inemeyeceğinden, soğumasını beklemek gerekecekti. Yanibu makine sabırları tüketecek kadar yavaş işlemeye mahkûmdu. Buluşparlak olmakla birlikte, kullanışlı bir makine halini alabilmesi içingeliştirilmesi gerekiyordu. Mucit biraz ilgi görmüş olsaydı kendisinibu işe verirdi, ama icadı tam bir kayıtsızlıkla karşılanmış, Actes deLeipzig'deki makalesi yayımlandıktan hemen sonra unutulmuştu.