Воздушное огниво и электрические зажигалки
Рис. 6. Пневматическое огниво даяков (остров Борнео).
Как видите, старинные способы добывания огня не могли нас выручить из беды, так как они достаточно хлопотливы и неудобны. Немудрено поэтому, что по мере развития техники и науки люди постоянно стремились заменить их более удобными способами, но это давалось им не так-то легко.
Приходилось ли вам в детстве забавляться так называемым «воздушным пистолетом»? На эту игрушку были похожи довольно распространенные в Европе в начале прошлого века «пневматические[2] зажигатели», или «воздушное огниво». В них использовалось свойство воздуха (как и всякого газа) нагреваться при сжатии. Это свойство вы хорошо знаете, если вам приходилось например накачивать насосом воздух в велосипедную или автомобильную шину: вспомните, как нагревалась при этом сжатым воздухом резиновая трубочка насоса или та металлическая трубка, на которую она надевается.
Пневматический зажигатель представлял собой толстостенную, закрытую с одного конца трубку с плотно входящим в нее поршнем. В углублении на конце поршня закреплялся кусочек трута. Чтобы получить огонь, нужно было много раз сильно сжимать воздух в трубке; при этом развивалось в конце концов так много тепла, что трут загорался.
Взгляните теперь на рис. 6. На нем изображено воздушное огниво даяков — малокультурного народа, живущего на острове Борнео. Оно вполне сходно со старинными европейскими пневматическими зажигателями.
Представьте себе теперь, что каждый раз, когда вам понадобится огонь, вам приходится затрачивать на его добывание примерно столько же усилий, сколько нужно для надувания ослабевшей велосипедной шины. Нельзя назвать этот способ особенно удобным! Да и таскать такое «огниво» всюду с собой тоже не очень-то приятно.
Пробовали применить для получения огня и электричество. В конце XVIII в. появились например электрические зажигалки, в которых посредством накаливания электрическим током тонкой платиновой проволочки воспламенялся спирт. В 1770 г. была изобретена электрическая зажигалка другого типа: в ней воспламенялась водородная газовая струя с помощью электрической искры электрофора (простейшая электрическая машина, устройство которой вам конечно известно из курса физики). Само собой разумеется, что благодаря дороговизне и сложности устройства такие зажигалки тоже не могли получить широкого распространения.
За дело берутся химики
Но к тому времени довольно значительного развития достигли уже химические знания. Благодаря успехам химии стали хорошо известны многие вещества, дотоле неизвестные или мало известные, были открыты и более удобные способы их добывания. Вполне естественно явилась мысль использовать некоторые из них для добывания огня.
Одним из таких веществ был легкий горючий газ — водород. Добывали его взаимодействием цинка и серной кислоты, — этим именно путем получали его и в только что упомянутой электрической зажигалке.
С большим успехом горючесть водорода была использована в «водородном огниве» Деберейнера.
При прокаливании некоторых солей платины остается чистая платина в виде пористой губчатой массы, которая и называется губчатой платиной. Губчатая платина обладает замечательным свойством сгущать и сильно поглощать различные газы, причем сама она накаляется. Если газ горючий, то он конечно при сгущении загорается. Вот это-то свойство губчатой платины и использовал Деберейнер при устройстве своего «огнива».
Представьте себе стеклянный или фарфоровый сосуд, в который налита разбавленная серная кислота (рис. 7). Сверху сосуд закрыт крышкой с прикрепленным к ней стеклянным колоколом, открытым внизу. Верхняя часть колокола имеет кране с ручкой, а внутри колокола, немного выше его нижнего края, на проволоке подвешен кусочек цинка b. Против крана помещена коробочка f, содержащая губчатую платину.
Предположим, что кран закрыт. Серная кислота, взаимодействуя с цинком, выделяет водород. Последний скопляется в колоколе и своим давлением вытесняет из него кислоту, благодаря чему дальнейшее выделение водорода прекращается.
Рис. 7. Водородное огниво Деберейнера
Откроем теперь кран. Водород из колокола устремится через кран к коробочке f и будет сгущаться на платине. Благодаря уменьшению давления водорода серная кислота в колоколе начнет подыматься и придет в соприкосновение с цинком, отчего станут выделяться новые порции водорода. Когда водород на платине достигнет определенной степени сгущения и достаточно раскалится, — он вспыхнет.
Добывание огня с помощью этого прибора требовало конечно гораздо меньше труда, чем например возня с «воздушным огнивом». Но, с другой стороны, его нельзя было брать с собой, скажем, в поле, в лес, в путешествие… Значит и водородное огниво не могло получить широкого распространения. Поэтому на смену ему появляются уже настоящие «предки спички», имеющие сходство с современными, хотя бы по внешнему виду.
У нас на антирелигиозных лекциях показывают иногда опыт «низведения огня с неба».
Для этого осторожно смешивают бертолетову соль (хлорноватокалиевая соль КСlO 3 ) с сахаром, кладут щепотку этой смеси на какую-нибудь негорючую подставку и дотрагиваются до смеси стеклянной палочкой, смоченной в серной кислоте, — сейчас же получается сильная вспышка с пламенем. Происходит это потому, что бертолетова соль (КСlO 3 ) очень богата кислородом, энергично поддерживающим горение. При взаимодействии с серной кислотой получается сильное разогревание, и горючие вещества (здесь сахар) быстро сгорают за счет кислорода бертолетовой соли. Вот это-то свойство и было использовано в начале прошлого столетия для приготовления «химического огнива».
Уже сотни лет до этого для переноса огня с одного места на другое пользовались «серными лучинами», т. е. палочками, конец которых был покрыт расплавленной серой. Вообразите теперь, что на такой палочке поверх серы нанесена еще смесь бертолетовой соли и сахара, замешанная на клее (чтобы она лучше держалась на головке), — вот вам и «химическое огниво» прошлого столетия. Непременной его принадлежностью являлся еще стеклянный пузырек с притертой пробкой, внутри которого помещалась асбестовая вата, пропитанная серной кислотой. При прижимании головки палочки к вате происходила вспышка сахара, которая воспламеняла серу, а последняя зажигала уже палочку. В связи с этим прочтите следующее «наставление», которым снабжались «запалы», появившиеся в продаже в Ленинграде (тогда Петрограде) в годы гражданской войны, когда было очень мало спичек (приводим его без исправлений):
ХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ЗАПАЛЫ
ПРОИЗВОДСТВО КОММУНАЛЬНЫХ МАСТЕРСКИХ «ЭЛЕКТРОЗАПАЛ»
Петроград
СПОСОБ УПОТРЕБЛЕНИЯ
1. Все хозяйственные запалы горят без отказа.
2. Запалы вставляются в трубку с химическим составом и быстро вынимаются.
3. Закрывать трубку быстро и осторожно.
4. Не загоревшийся сразу запал не бросать, проведя его по шероховатой поверхности, он должен загореться.
5. Хранить запалы в сухом месте.
6. Зажигать запалы в некотором расстоянии от себя и не держать над открытой коробкой, скатертью, столом и пр.
Комитет рабочих К.М.Э.
Это было неожиданное воскрешение старинного химического огнива. «Химический состав» в трубочке представлял собой не что иное как асбестовую вату, пропитанную серной кислотой, а головка «запалов» состояла из серы, бертолетовой соли и сахара. Те ленинградцы, которые в свое время испортили себе немало одежды, скатертей, столов и прочего капающим с запала «химическим составом», отлично понимают, почему это химическое огниво прошлого века так скоро вышло из употребления.
Его сменили «конгревки» — спички, головка которых была покрыта смесью серы, бертолетовой соли и сернистой сурьмы. Бумажная коробка заключала в себе около сотни таких спичек. Зажигались они трением между сложенным пополам листиком песчаной или стеклянной бумаги (рис. 8). Но… при этом слышался сильный треск, напоминающий треск ракеты, головка часто отскакивала и, вместо того чтобы зажигать лучинку, пребольно обжигала пальцы. Некоторое представление о таких спичках имеют те, которые помнят гражданскую войну, когда не хватало нужных материалов для производства хороших спичек. Бывало, раньше чем зажечь спичку, внимательно осмотришься вокруг, на всякий случай плотно зажмуришь глаза и с замиранием сердца «чиркаешь», если можно, то где-нибудь под столом; треск при этом раздавался такой, что нервный сосед обязательно вздрагивал.
Рис. 8. Зажигание «конгревки»
Вполне ясно, что потребителю не особенно приятно было иметь дело с подобными спичками, и он предъявлял требования на более удобную в обращении продукцию. Но его требования начали более или менее удовлетворяться лишь тогда, когда для изготовления спичек додумались применять фосфор.