Порох. Історія винаходу та виробництва

Безкоштовна технічна бібліотека

ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Безкоштовна бібліотека / Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас

Порох. Історія винаходу та виробництва

Історія техніки, технології, предметів довкола нас

Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас

Коментарі до статті

Порох - багатокомпонентна тверда вибухова суміш, здатна до закономірного горіння паралельними шарами без доступу кисню ззовні з виділенням великої кількості теплової енергії та газоподібних продуктів, що використовуються для метання снарядів, руху ракет та інших цілей. Порох відносять до класу метальних вибухових речовин.

Винахід пороху та поширення його в Європі мало величезні наслідки для всієї подальшої історії людства. Хоча європейці останніми з цивілізованих народів навчилися робити цю вибухову суміш, саме вони зуміли отримати з її відкриття найбільшу практичну користь. Бурхливий розвиток вогнепальної зброї та революція у військовій справі були першими наслідками поширення пороху. Це своє чергу спричинило глибокі соціальні зрушення: закуті в лати лицарі та його неприступні замки виявилися безсилі перед вогнем гармат і аркебуз.

порох

Феодальному суспільству було завдано такого удару, від якого воно вже не змогло оговтатися. У короткий час багато європейських держав подолали феодальну роздробленість і перетворилися на могутні централізовані держави. В історії техніки знайдеться мало винаходів, які привели б до таких грандіозних і далекосяжних змін.

Перш ніж порох став відомий на заході, він уже мав багатовікову історію на сході, а винайшли його китайці. Найважливішою складовою пороху є селітра. У деяких областях Китаю вона зустрічалася в самородному вигляді і була схожа на пластівці снігу, що припорошив землю. Пізніше відкрили, що селітра утворюється в місцевостях, багатих лугами і гниючими речовинами, що доставляють азот. Розпалюючи вогонь, китайці могли спостерігати спалахи, що виникали під час горіння селітри з вугіллям.

Вперше властивості селітри описав китайський медик Тао Хун-цзін, який жив на рубежі V та VI століть. З цього часу вона застосовувалася як складова частина ліків. Алхіміки часто користувалися нею, проводячи свої досліди. У VII столітті один з них, Сунь Си-мяо, приготував суміш із сірки та селітри, додавши до них кілька часток локустового дерева. Нагріваючи цю суміш у тиглі, він раптом отримав сильний спалах полум'я. Цей досвід він описав у своєму трактаті "Дань цзін". Вважається, що Сунь Си-мяо приготував один з перших зразків пороху, який, щоправда, не володів ще сильним вибуховим ефектом. Надалі склад пороху був удосконалений іншими алхіміками, які встановили дослідним шляхом три його основні компоненти: вугілля, сірку та калієву селітру.

порох
Стародавні китайські ракети

Середньовічні китайці не могли науково пояснити, що за вибухова реакція відбувається при запаленні пороху, але дуже скоро навчилися використовувати її у військових цілях. Щоправда, у їхньому житті порох зовсім не мав того революційного впливу, який зробив пізніше на європейське суспільство. Пояснюється це тим, що майстри довгий час готували порохову суміш із неочищених компонентів. Тим часом неочищена селітра та сірка, що містить сторонні домішки, не давали сильного вибухового ефекту.

Кілька століть порох використовувався виключно як запальний засіб. Пізніше, коли його якість покращилася, порох почали застосовувати як вибухову речовину під час виготовлення фугасів, ручних гранат та вибухових пакетів. Але і після цього довгий час не здогадувалися використовувати силу газів, що виникали при горінні пороху для метання куль або ядер. Тільки в XII-XIII століттях китайці стали користуватися зброєю, яка дуже віддалено нагадувала вогнепальну, але зате вони винайшли петарду і ракету.

Від китайців секрет пороху впізнали араби та монголи. У першій третині XIII століття араби досягли великого мистецтва в піротехніці. Вони вживали селітру в багатьох сполуках, заважаючи її із сіркою та вугіллям, додавали до них інші компоненти та влаштовували феєрверки дивовижної краси. Від арабів склад порохової суміші став відомим європейським алхімікам. Один із них, Марк Грек, вже у 1220 році записав у своєму трактаті рецепт пороху. 6 частин селітри на 1 частину сірки та 1 частину вугілля. Пізніше досить точно склад пороху писав Роджер Бекон. Проте минуло ще близько ста років, перш ніж рецепт перестав бути таємницею. Це вторинне відкриття пороху пов'язують із ім'ям іншого алхіміка, фрейбурзького ченця Бертольда Шварца. Одного разу він став товкти у ступці подрібнену суміш із селітри, сірки та вугілля, внаслідок чого стався вибух, що обпалив Бертольду бороду. Цей чи інший досвід подав Бертольдові думку використати силу порохових газів для метання каміння. Вважається, що він виготовив одну з перших у Європі артилерійських знарядь.

Щоб зрозуміти принцип дії вогнепальної зброї, треба хоча б загалом уявляти собі, які хімічні реакції відбуваються в пороховій масі. Якщо порох був добре промішаний і правильно приготовлений, достатньо було однієї іскри, щоб спалахнути його. Справа в тому, що при нагріванні понад 300 градусів селітра починала виділяти свій кисень і віддавала його змішаним із нею речовинам, тобто окислювала чи спалювала їх.

Вугілля в пороху відігравало роль палива, що доставляє необхідний обсяг газоподібних продуктів високої температури. Через це селітра і вугілля самі собою вже утворювали вибухову речовину. Сірку додавали тому, що вона сприяла утворенню більшої кількості теплоти і полегшувала займання пороху (сірка загорялася вже за 250 градусів, а вугілля лише за 350). Як тільки вогонь з'являвся в якійсь частині цієї суміші, горіння поширювалося з незвичайною швидкістю, тому що, почавшись, воно не вимагало більше доступу повітря і утворювало велику кількість газів, що мають високу температуру. Гази з великою силою розширювалися на всі боки, утворюючи вибуховий ефект. Таким чином, горіння поширювалося однаково і всередині суміші, і її поверхні. Реакцію, що відбувається при горінні пороху, можна описати приблизно такою формулою:

де K2S – твердий залишок горіння, а CO2 та N2 – гази. Класичний склад пороху: селітри – 75%, вугілля – 15%, сірки – 10%. Цей склад давав максимальний вихід газів. Але й тут у них зверталося лише близько 40% порохової маси. Решту складали тверді продукти горіння. Вони осідали у вигляді кіптяви або виривалися під час пострілу у вигляді густих клубів диму.

Незабаром після відкриття Бертольда Шварца порох набув найширшого поширення, і його виготовляли в найвіддаленіших куточках Європи. Кожен із компонентів суміші вимагав особливої підготовки. Вугілля для пороху отримували, випалюючи вільхове дерево в спеціальних залізних ретортах без доступу повітря. Самородну сірку шляхом плавки звільняли від сторонніх домішок. Селітру деякий час ввозили зі Сходу. Потім виявили, що її можна отримувати штучно, якщо створити відповідні умови.

З кінця XIV століття випуск селітри налагодили в Італії та Німеччині. Її видобували зі стін льохів, попередньо змочених розчином селітри, або з труб, наповнених винним каменем, вапном, сіллю та сечею людей, які п'ють вино. Отриману селітру облягали за допомогою вина та оцту. Це був найдорожчий компонент. Тому селітру намагалися витягти навіть із зіпсованого підмоченого пороху. Для цього порох кип'ятили в оцті. У ході цієї операції вугілля спливало вгору, сірка осаджувалась, а селітра розчинялася. Потім випарювали з розчину.

Якість пороху багато в чому залежало від того, наскільки повно і поступово відбувалося змішання його складових частин. Для того, щоб речовини краще змішувалися, їх піддавали сильному подрібненню. Спочатку порох був тонкий борошноподібний порошок. Користуватися ним було незручно, тому що при зарядці гармат та аркебузів порохова м'якоть липла до стінок ствола. Нарешті помітили, що порох у вигляді грудочок набагато зручніший - він легко заряджався і при запаленні давав більше газів (2 фунти пороху в грудках давали більший ефект, ніж 3 фунти в м'якоті).

У першій чверті XV століття для зручності стали вживати зерновий порох, що виходив шляхом розкочування порохової м'якоті (зі спиртом та іншими домішками) тісто, яке потім пропускали через решето. Щоб зерна не перетиралися під час транспортування, їх навчилися полірувати. Для цього їх поміщали в спеціальний барабан, при розкручуванні якого зерна вдарялися і терлися один про одного та ущільнювалися. Після обробки їх поверхня ставала гладкою та блискучою.

Автор: Рижов К.В.

Рекомендуємо цікаві статті розділу Історія техніки, технології, предметів довкола нас:

▪ Зернозбиральний комбайн

▪ Паровий молот

▪ дирижабль

Дивіться інші статті розділу Історія техніки, технології, предметів довкола нас.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Підключення автомобіля до "розумного будинку" 19.06.2014

Анонсовано хмарний сервіс, за допомогою якого автовласники зможуть керувати кондиціонером та іншими побутовими приладами, перебуваючи у салоні своєї машини. Для цього буде використаний смартфон та спеціальний додаток.

Японські компанії Toyota та Panasonic готуються представити хмарний сервіс, що дозволяє зв'язати автомобілі та побутову техніку. Проект планується запустити у другому півріччі 2014 року.

Створений спільно сервіс дозволяє об'єднати хмару Panasonic, яка збирає дані про домашню електроніку, з хмарною системою Toyota Smart Center, підключеною до автомобіля за допомогою мобільного пристрою та відповідної програми. Програма, використовуючи доступ до GPS-координатів транспортного засобу, наприклад, нагадає водієві про невимкнений кондиціонер.

Перебуваючи у своїй машині, користувач зможе дистанційно припинити роботу побутового приладу або навпаки включити його по дорозі додому. Мобільний додаток дозволить заздалегідь розігріти їжу в мікрохвильовій печі, закип'ятити воду в електричному чайнику та забезпечити комфортну температуру у кімнатах.

Toyota та Panasonic мають намір продовжити спільну роботу з удосконалення технологій та розробки хмарних мобільних рішень, які об'єднають людей, автомобілі, будинки та навколишню інфраструктуру в єдиний комунікаційний простір.

Інші цікаві новини:

▪ Безпечна магнітна розетка

▪ Мігрень з аналізу крові

▪ Samsung вже працює над мобільним зв'язком 6G

▪ Чорний ящик хірурга

▪ Нанокаталізатор на цедрі апельсину

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Прошивки. Добірка статей

▪ стаття Шляхи профілактики наркозалежності. Основи безпечної життєдіяльності

▪ стаття Чи існують групи людей-велетнів? Детальна відповідь

▪ стаття Розкрійник. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Акустичне оформлення за допомогою програми JBL Speakershop Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Зберігання клею Момент. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт