粉。発明と生産の歴史

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粉。発明と生産の歴史

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火薬は多成分の固体爆発性混合物で、外部からの酸素のアクセスなしで平行層で規則的に燃焼することができ、大量の熱エネルギーとガス状生成物を放出し、発射体の投擲やロケットの移動、その他の目的に使用されます。火薬は推進爆発物のクラスに属します。

火薬の発明とヨーロッパでのその流通は、その後の人類の歴史全体に多大な影響を与えました。ヨーロッパ人は、この爆発性混合物の作り方を学んだ最後の文明人でしたが、その発見から最大の実用的な利益を得ることができたのは彼らでした. 銃器の急速な発展と軍事革命は、火薬の普及の最初の結果でした。これは、今度は深刻な社会的変化につながりました。鎧をまとった騎士とその難攻不落の城は、大砲と火縄銃の火の前では無力でした。

火薬

封建社会は、もはや回復不能な打撃を受けました。短期間で、多くのヨーロッパの大国が封建的分裂を克服し、強力な中央集権国家に変わりました。テクノロジーの歴史の中で、これほど壮大で広範囲に及ぶ変化をもたらした発明はほとんどありません。

火薬が西洋で知られるようになる前に、東洋ではすでに長い歴史があり、中国人によって発明されました。硝石は火薬の最も重要な成分です。中国の一部の地域では、土着の形で発見され、地面を粉にした雪片のように見えました。後に、硝石はアルカリと腐敗（窒素供給）物質が豊富な地域で形成されることが発見されました。火を燃やすとき、中国人は硝石を石炭で燃やしている間に発生した閃光を観察することができました。

硝石の性質は、XNUMX 世紀から XNUMX 世紀にかけて中国の医師である陶紅景によって初めて記述されました。その時以来、それはいくつかの医薬品の成分として使用されてきました. 錬金術師は、実験を行うときによくそれを使用しました。 XNUMX 世紀に、そのうちの XNUMX 人である孫思妙は、硫黄と硝石の混合物を調合し、イナゴの木を数株加えました。この混合物を坩堝で加熱しているときに、彼は突然激しい炎の閃光を受けました。彼はこの経験を論文 Dan Ching で説明しています。 Sun Si-miao は火薬の最初のサンプルの XNUMX つを準備したと考えられていますが、まだ強力な爆発効果はありませんでした。その後、他の錬金術師によって火薬の組成が改善され、実験的にその XNUMX つの主成分である石炭、硫黄、硝酸カリウムが確立されました。

古代中国のロケット

中世の中国人は、火薬に点火するとどのような爆発反応が起こるかを科学的に説明できませんでしたが、すぐにそれを軍事目的で使用することを学びました。確かに、彼らの生活の中で、火薬は後にヨーロッパ社会にもたらした革命的な影響をまったく持っていませんでした。これは、マスターが未精製の成分から粉末混合物を長い間準備してきたという事実によって説明されます。一方、異物を含む粗製の硝石と硫黄は、強力な爆発効果をもたらしませんでした。

数世紀の間、火薬は専ら焼夷剤として使用されていました。その後、火薬の品質が向上すると、火薬は地雷、手榴弾、爆薬の製造における爆薬として使用されるようになりました。しかしその後も、彼らは長い間、火薬の燃焼中に発生したガスの力を使って弾丸やコアを投げることを推測していませんでした。 XII-XIII世紀になって初めて、中国人は銃器に非常に漠然と似た武器を使用し始めましたが、爆竹とロケットを発明しました。

アラブ人とモンゴル人は中国人から火薬の秘密を学びました。 1220 世紀の最初の 6 分の 1 に、アラブ人は火工品の優れた技術を達成しました。彼らは多くの化合物に硝石を使用し、それを硫黄と石炭と混合し、それらに他の成分を加えて、驚くほど美しい花火を作りました. アラブ人から、粉末混合物の組成がヨーロッパの錬金術師に知られるようになりました。そのうちの 1 人であるギリシャのマークは、XNUMX 年にすでに論文に火薬のレシピを書き留めています。硝石XNUMXに対して硫黄XNUMX、石炭XNUMX。後に、ロジャー・ベーコンは火薬の組成について非常に正確に書きました。しかし、このレシピが秘密ではなくなるまでに約XNUMX年が経過しました。火薬のこの XNUMX 番目の発見は、別の錬金術師、フライブルク修道士ベルトルトシュヴァルツの名前に関連付けられています。彼が硝石、硫黄、石炭の砕いた混合物を乳鉢で粉砕し始めたとき、その結果、ベルトルトのひげを焦がす爆発が発生しました。これまたは別の経験から、ベルトルトは粉末ガスの力を使って石を投げるというアイデアを思いつきました。彼はヨーロッパで最初の大砲の XNUMX つを作ったと考えられています。

銃器の動作原理を理解するには、少なくとも一般的な用語で、粉末の塊でどのような化学反応が起こるかを想像する必要があります。粉末が十分に混合され、適切に準備されていれば、300回の火花で十分に点火できます. 事実、XNUMX度以上に加熱すると、硝石は酸素を放出し始め、それと混合した物質にそれを与えました。つまり、それらを酸化または燃焼させました。

火薬中の石炭は燃料の役割を果たし、必要な量の高温ガス製品を供給しました。このことを考えると、硝石と石炭はそれ自体ですでに爆薬を形成していました。硫黄が追加されたのは、それがより多くの熱の形成に寄与し、火薬の発火を促進したためです (硫黄は 250 度で既に発火し、石炭は 350 度でのみ発火しました)。この混合気のどこかに火が現れるやいなや、燃焼は異常な速さで広がりました。燃焼が始まると、それ以上の空気を必要とせず、高温のガスが大量に生成されるからです。大きな力を持つガスがあらゆる方向に膨張し、爆発効果を形成します。したがって、燃焼は混合気の内部と表面の両方に均等に広がります。火薬の燃焼中に発生する反応は、次の式でおおよそ説明できます。

ここで、K2S は燃焼の固形残留物で、CO2 と N2 は気体です。火薬の古典的な組成：硝石 - 75%、石炭 - 15%、硫黄 - 10%。この組成は、最高のガス収量をもたらした。しかし、ここでも粉体の約 40% しか流通していませんでした。残りは固体燃焼生成物でした。それらはすすの形で堆積したり、発砲時に厚い煙の雲の形で引き抜かれたりしました。

ベルトルト・シュワルツの発見後すぐに、火薬はすでに広く使用されており、ヨーロッパの最も辺鄙な場所で作られていました。混合物の各成分には、特別な準備が必要でした。火薬用の石炭は、空気のアクセスのない特別な鉄のレトルトでアルダーの木を燃やすことによって得られました。天然硫黄は、溶融によって不純物から解放されました。硝石はしばらく東から輸入されました。そして、条件を整えれば人為的に入手できることを発見。

XNUMX世紀の終わり以来、硝酸カリウムの生産はイタリアとドイツで確立されました。それは、以前に硝酸カリウムの溶液で湿らせた地下室の壁から、またはワインを飲む人々の歯石、石灰、塩、および尿で満たされたパイプから抽出されました。得られた硝酸カリウムをワインと酢で沈殿させた。それは最も高価なコンポーネントでした。そのため、彼らは甘やかされて浸された火薬からでも硝酸カリウムを抽出しようとしました。これを行うために、火薬は酢で茹でられました。この作業中に、石炭が浮き上がり、硫黄が沈殿し、硝酸カリウムが溶解しました。次に、それを溶液から蒸発させた。

火薬の品質は、その構成部品の混合がどれほど完全かつ均一に行われたかに大きく依存していました。物質がよりよく混ざるように、それらは強力な粉砕を受けました。火薬はもともと細かい粉状の粉末でした。銃や火縄銃を装填するときに、粉のパルプが銃身の壁にくっつくので、それを使用するのは不便でした。最後に、塊の形の粉末の方がはるかに便利であることに気付きました-それは簡単に装填でき、点火するとより多くのガスを放出しました（2ポンドの塊の粉末はパルプの3ポンドよりも大きな効果をもたらしました）。

XNUMX 世紀の第 XNUMX 四半期に、便宜上、粉末パルプ (アルコールやその他の不純物を含む) を生地に丸めてふるいにかけた穀物火薬を使用し始めました。穀物が輸送中にほつれないように、彼らはそれらを磨く方法を学びました。これを行うために、それらは特別なドラムに入れられ、回転中に粒子が衝突して互いにこすり合い、圧縮されました。処理後、表面は滑らかで光沢があります。

著者：Ryzhov K.V.

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