أليساندرو فولتا

أليساندرو جوزيبي أنطونيو أناستاسيو فولتا ^{( 18} فبراير 1745 - 5 مارس 1827) كيميائي وفيزيائي إيطالي، ^رائد في مجال الكهرباء والطاقة ، [ 1 ^{] [ 2 ] [ 3 ] ويُنسب إليه} اختراع البطارية الكهربائية واكتشاف غاز الميثان . اخترع فولتا الخلية الفولتية عام 1799، ونشر نتائج تجاربه في رسالة من جزأين إلى رئيس الجمعية الملكية في لندن، ^{[ 4 ] [ 5 ]} نُشرت عام 1800. ^{[ 6 ]} بهذا الاختراع، أثبت فولتا إمكانية توليد الكهرباء كيميائيًا، ودحض النظرية السائدة آنذاك التي كانت تفترض أن الكهرباء تُولّد فقط بواسطة الكائنات الحية. أثار اختراع فولتا حماسًا علميًا كبيرًا، ودفع آخرين لإجراء تجارب مماثلة، مما أدى في النهاية إلى تطوير مجال الكيمياء الكهربائية . ^{[ 5 ]}

نال فولتا إعجاب نابليون بونابرت لاختراعه، ودُعي إلى معهد فرنسا لعرض اختراعه على أعضائه. طوال حياته، تمتّع فولتا بعلاقة وثيقة مع الإمبراطور الذي منحه العديد من الأوسمة. ^{[ 7 ]} شغل فولتا كرسي الفيزياء التجريبية في جامعة بافيا لما يقرب من أربعين عامًا، وكان محبوبًا جدًا من طلابه. [7 ^] على الرغم من نجاحه المهني، كان فولتا يميل إلى الحياة الأسرية، وقد تجلّى ذلك بوضوح في سنواته الأخيرة عندما انعزل عن الحياة العامة، مُفضّلاً البقاء مع عائلته. توفي عام 1827 إثر سلسلة من الأمراض التي بدأت عام 1823. ^{[ 7 ]} سُمّيت وحدة الجهد الكهربائي في النظام الدولي للوحدات (SI) ^باسم "الفولت" ^{تكريمًا} له.

وُلد فولتا في كومو ، وهي مدينة تقع شمال إيطاليا ، في 18 فبراير 1745. كان والده، فيليبو فولتا، من سلالة نبيلة. أما والدته، دونا مادالينا، فكانت من عائلة إنزاغي. ^{[ 8 ]} في عام 1794، تزوج فولتا من سيدة أرستقراطية من كومو أيضًا، تيريزا بيرغريني، وأنجب منها ثلاثة أبناء: زانينو، وفلامينيو، ولويجي. ^{[ 9 ]}

في عام ١٧٧٤، أصبح أستاذاً للفيزياء في المدرسة الملكية في كومو. وبعد عام، طوّر ونشر جهاز توليد الكهرباء الساكنة (الإلكتروفوروس) . وقد كان ترويجه له واسع النطاق لدرجة أنه يُنسب إليه اختراعه في كثير من الأحيان، على الرغم من أن جهازاً يعمل على المبدأ نفسه قد وصفه العالم السويدي يوهان ويلكه عام ١٧٦٢. ^{[ ١ ] [ ١٠ ]} وفي عام ١٧٧٧ ، سافر عبر سويسرا، حيث صادق الفيزيائي ومتسلق الجبال إتش بي دي سوسير .

في الفترة ما بين عامي 1776 و1778، درس فولتا كيمياء الغازات. بحث واكتشف غاز الميثان بعد قراءة ورقة بحثية لبنيامين فرانكلين من الولايات المتحدة حول "الهواء القابل للاشتعال". في نوفمبر 1776، عثر على الميثان في مستنقعات أنجيرا على بحيرة ماجوري ، ^{[ 11 ]} وبحلول عام 1778 تمكن من عزله. ^{[ 12 ]} وقد ابتكر تجارب مثل إشعال الميثان بشرارة كهربائية في وعاء مغلق.

درس فولتا أيضًا ما يُعرف اليوم بالسعة الكهربائية ، حيث طوّر وسائل منفصلة لدراسة كلٍّ من فرق الجهد الكهربائي ( V ) والشحنة ( Q )، واكتشف أنهما متناسبان بالنسبة لجسم معين. ^{[ 13 ]} يُعرف هذا بقانون فولتا للسعة، وقد سُمّيت وحدة قياس الجهد الكهربائي في هذا العمل بالفولت. ^{[ 13 ]}

في عام ١٧٧٩، أصبح أستاذًا للفيزياء التجريبية في جامعة بافيا ، وهو المنصب الذي شغله لما يقرب من أربعين عامًا. ^{[ ٧ ]} كانت محاضرات فولتا مكتظة بالطلاب لدرجة أن الإمبراطور اللاحق جوزيف الثاني أمر ببناء "مسرح فيزيائي" جديد (استنادًا إلى مشروع ليوبولد بولاك )، وهو ما يُعرف اليوم باسم "قاعة فولتا". ^{[ ١٤ ]} علاوة على ذلك، منح الإمبراطور فولتا تمويلًا كبيرًا لتجهيز خزانة الفيزياء بأجهزة اشتراها فولتا من إنجلترا وفرنسا. يوجد في متحف تاريخ جامعة بافيا ١٥٠ جهازًا منها، استخدمها أليساندرو فولتا. ^{[ ١٥ ] [ ١٦ ]}

اكتشف الفيزيائي الإيطالي لويجي غالفاني ظاهرة أطلق عليها اسم "الكهرباء الحيوانية" عندما قام بتوصيل معدنين مختلفين على التوالي بساق ضفدع، ثم قام بتوصيلهما ببعضهما البعض. أدرك فولتا أن ساق الضفدع تعمل كموصل للكهرباء (ما يُعرف اليوم بالإلكتروليت ) وككاشف لها في آنٍ واحد. كما فهم أن ساقي الضفدع لا علاقة لهما بالتيار الكهربائي ، الذي ينتج عن اختلاف المعدنين. ^{[ 17 ]} استبدل فولتا ساق الضفدع بورقة مشبعة بمحلول ملحي، واكتشف تدفق الكهرباء بوسائل أخرى مألوفة لديه من دراساته السابقة. وبهذه الطريقة، اكتشف السلسلة الكهروكيميائية ، وقانون القوة الدافعة الكهربائية (emf) للخلية الجلفانية ، المكونة من قطبين معدنيين يفصل بينهما إلكتروليت، وهي الفرق بين جهديهما (وبالتالي، فإن قطبين متطابقين وإلكتروليت مشترك يعطيان قوة دافعة كهربائية صافية تساوي صفرًا). يُعرف هذا بقانون فولتا للسلسلة الكهروكيميائية.

في عام 1800، ونتيجةً لخلافٍ مهنيّ حول الاستجابة الجلفانية التي دافع عنها غالفاني، اخترع فولتا الخلية الفولتية ، وهي بطارية كهربائية بدائية ، تُنتج تيارًا كهربائيًا ثابتًا. ^{[ 18 ]} كان فولتا قد حدد أن أكثر زوج من المعادن المختلفة فعاليةً لإنتاج الكهرباء هو الزنك والنحاس . في البداية، أجرى تجارب على خلايا فردية موصولة على التوالي، وكانت كل خلية عبارة عن كأس نبيذ مملوء بمحلول ملحي، غُمس فيه قطبان كهربائيان مختلفان. استُبدلت الكؤوس في الخلية الفولتية بقطعة من الورق المقوى المنقوع في المحلول الملحي .

عند إعلانه عن اختراعه للبطارية الفولتية، أشاد فولتا بتأثيرات ويليام نيكلسون وتيبيريوس كافالو وأبراهام بينيت . ^{[ 19 ]}

تُعتبر بطارية فولتا من أوائل الخلايا الكهروكيميائية. تتكون من قطبين كهربائيين: أحدهما من الزنك والآخر من النحاس . يتكون المحلول الإلكتروليتي إما من حمض الكبريتيك المخفف بالماء أو من محلول ملحي . يوجد المحلول الإلكتروليتي على شكل أيونات الهيدروجين (2H ⁺⁾ وأيونات الكبريتات ( SO42- ) . يتأكسد الزنك، وهو عنصر أعلى في السلسلة الكهروكيميائية من كل من النحاس والهيدروجين، إلى كاتيونات الزنك (Zn2 ⁺ )، مما يُنتج إلكترونات تنتقل إلى قطب النحاس. تقوم أيونات الهيدروجين الموجبة الشحنة ( البروتونات ) بالتقاط الإلكترونات من قطب النحاس، مُكَوِّنةً فقاعات من غاز الهيدروجين (H2 ₎ . هذا يجعل قضيب الزنك القطب السالب وقضيب النحاس القطب الموجب. بالتالي، يوجد طرفان، وسيمر تيار كهربائي عند توصيلهما. التفاعلات الكيميائية في هذه الخلية الفولتية هي كما يلي:

الزنك:

Zn → Zn ²⁺ + 2e ⁻

حمض الكبريتيك:

2H ⁺ + 2e ⁻ → H ₂

لا يتفاعل معدن النحاس، بل يعمل كمحفز لتكوين غاز الهيدروجين وقطب كهربائي للتيار الكهربائي. ولا يخضع أيون الكبريتات ( SO₄²⁻ ) لأي تفاعل كيميائي، بل ينتقل إلى مصعد الزنك لمعادلة شحنة كاتيونات الزنك المتكونة هناك. مع ذلك، لهذه الخلية بعض العيوب. فهي غير آمنة للاستخدام، لأن حمض الكبريتيك، حتى المخفف منه، قد يكون سامًا. كما أن قدرة الخلية تتضاءل بمرور الوقت لأن غاز الهيدروجين لا ينطلق، بل يتراكم على سطح قطب النحاس مكونًا حاجزًا بين المعدن ومحلول الإلكتروليت.

في عام 1809، أصبح فولتا عضوًا منتسبًا في المعهد الملكي الهولندي . ^{[ 20 ]} تكريمًا لعمله، منحه نابليون بونابرت لقب كونت في عام 1810. ^{[ 1 ]}

تقاعد فولتا عام 1819 إلى ضيعته في كامناغو، وهي قرية تابعة لمدينة كومو الإيطالية ، والتي سُميت لاحقًا "كامناغو فولتا" تكريمًا له. توفي هناك في 5 مارس 1827، بعد بلوغه الثانية والثمانين من عمره بقليل. ^{[ 21 ]} دُفن جثمان فولتا في كامناغو فولتا. ^{[ 22 ]}

إرث

يُخلّد إرث فولتا بنصب تيمبيو فولتيانو التذكاري الواقع في الحدائق العامة المطلة على البحيرة. كما يوجد متحف بُني تكريمًا له، يعرض بعض المعدات التي استخدمها فولتا لإجراء تجاربه. ^{[ 23 ]} وبالقرب منه تقع فيلا أولمو ، التي تضم مؤسسة فولتيانو، وهي منظمة تُعنى بالأنشطة العلمية. أجرى فولتا دراساته التجريبية وقدّم اختراعاته الأولى بالقرب من كومو. ^{[ 24 ]}

في الحرم الجامعي القديم لجامعة بافيا ، توجد قاعة المحاضرات (أولا فولتا) التي أمر الإمبراطور جوزيف الثاني ببنائها لليوبولدو بولاك عام 1787 لإلقاء محاضرات أليساندرو فولتا، ^{[ 14 ]} بينما يوجد في متحف تاريخ الجامعة العديد من الأدوات العلمية التي كانت تخص فولتا. ^{[ 15 ]}

في عام 1927، عُقد مؤتمر دولي للفيزياء، وهو مؤتمر كومو ، في بحيرة كومو بمناسبة الذكرى المئوية لوفاته. ^{[ 25 ]}

تم تصوير صورته على ورقة نقدية إيطالية من فئة  10000 ليرة (1990-1997) إلى جانب رسم تخطيطي لعموده الفولتائي. ^{[ 26 ]}

في أواخر عام 2017، أعلنت شركة Nvidia عن بنية دقيقة جديدة لوحدة معالجة الرسومات تركز على محطات العمل تسمى Volta .

تم تسمية نوع ثعبان البحر الكهربائي Electrophorus voltai ، الذي تم وصفه في عام 2019 بأنه أقوى منتج للطاقة الحيوية في الطبيعة، على اسم فولتا. ^{[ 27 ]}

نشأ فولتا كاثوليكيًا ، وظل متمسكًا بإيمانه طوال حياته. ^{[ 28 ]} ولأنه لم يُرسم كاهنًا كما كانت تتوقع عائلته، فقد اتُهم أحيانًا بعدم التدين، وتكهن البعض باحتمالية عدم إيمانه، مؤكدين أنه "لم ينضم إلى الكنيسة"، ^{[ 29 ]} أو أنه "تجاهل دعوة الكنيسة" فعليًا. ^{[ 30 ]} ومع ذلك، فقد نفى الشكوك في إعلان إيمانه الذي قال فيه:

لا أفهم كيف يُمكن لأحد أن يشكّك في صدق وثبات تمسّكي بالدين الذي أعتزّ به، الدين الروماني الكاثوليكي الرسولي الذي وُلدتُ ونشأتُ عليه، والذي لطالما اعترفتُ به علنًا وباطنًا. لقد قصّرتُ، في الواقع، مرارًا وتكرارًا، في أداء الأعمال الصالحة التي تُميّز المسيحي الكاثوليكي، وارتكبتُ العديد من الذنوب؛ ولكن بفضل رحمة الله الخاصة، لم أتزعزع قط، على حدّ علمي، في إيماني... أُقرّ في هذا الإيمان بأنه هبة خالصة من الله، ونعمة إلهية؛ لكنني لم أُهمل الوسائل البشرية التي تُؤكّد الإيمان، وتُبدّد الشكوك التي قد تنشأ أحيانًا. لقد درستُ بعناية أسس الدين وقواعده، ومؤلفات المُدافعين عنه والمُعارضين له، والحجج المؤيدة والمعارضة، وأستطيع أن أقول إنّ نتيجة هذه الدراسة هي أن تُضفي على الدين درجة عالية من اليقين، حتى من الناحية الطبيعية البحتة، بحيث لا بدّ لكلّ روح لم تُفسدها الخطيئة والشهوة، ولكلّ روح نبيلة بالفطرة، أن تُحبّه وتتقبّله. لعلّ هذا الاعتراف الذي طُلب مني والذي أقدمه طواعيةً، مكتوبًا وموقعًا بخط يدي، مع سلطة إظهاره لمن تشاء، لأني لا أخجل من الإنجيل، يُثمر ثمارًا طيبة! ^{[ 31 ] [ 32 ]}

• De vitractiva ignis electrici, ac phaenomenis inde pendentibus [ القوة الجذابة للنار الكهربائية والظواهر الناتجة عنها ] (باللاتينية). نوفو كومي: تايبيس أوكتافي ستورينغي. 1769. أو سي إل سي 1419897 . 

• تأثير أرمسترونج
• إلكتروفوروس
• تاريخ البطارية
• تاريخ محرك الاحتراق الداخلي
• بطارية ليمون
• قلب زئبقي نابض
• التأثير الكهروحراري
• فولتا (فوهة قمرية)
• جائزة فولتا

• هيربرمان، تشارلز، محرر. (1913). "أليساندرو فولتا"  . الموسوعة الكاثوليكية . نيويورك: شركة روبرت أبليتون.
• فولتا و"الكومة"
• أليساندرو فولتا، مؤرشف في 2 يناير 2010 على موقع Wayback Machine
• الكونت أليساندرو فولتا
• تشيشولم، هيو ، محرر (1911). "فولتا، أليساندرو"  . الموسوعة البريطانية . المجلد  28 (  الطبعة الحادية عشرة). مطبعة جامعة كامبريدج. ص  198.
• تاريخ الوحدات الكهربائية.
• حياة أليساندرو فولتا: سيرته الذاتية؛ اختراعاته؛ حقائق
• أليساندرو فولتا | سيرة ذاتية، حقائق، بطارية، واختراع | بريتانيكا