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STORIA DELLA TECNOLOGIA, DELLA TECNOLOGIA, DEGLI OGGETTI INTORNO A NOI
Polvere. Storia dell'invenzione e della produzione
Elenco / La storia della tecnologia, della tecnologia, degli oggetti che ci circondano La polvere da sparo è una miscela esplosiva solida multicomponente in grado di bruciare regolarmente in strati paralleli senza accesso di ossigeno dall'esterno, rilasciando una grande quantità di energia termica e prodotti gassosi utilizzati per lanciare proiettili, movimento di razzi e per altri scopi. La polvere da sparo appartiene alla classe degli esplosivi propellenti. L'invenzione della polvere da sparo e la sua distribuzione in Europa ebbe enormi conseguenze per l'intera storia successiva dell'umanità. Sebbene gli europei siano stati gli ultimi popoli civilizzati a imparare a preparare questa miscela esplosiva, sono stati loro che hanno potuto trarre il massimo beneficio pratico dalla sua scoperta. Il rapido sviluppo delle armi da fuoco e la rivoluzione negli affari militari furono le prime conseguenze della diffusione della polvere da sparo. Questo, a sua volta, portò a profondi cambiamenti sociali: i cavalieri in armatura ei loro castelli inespugnabili erano impotenti davanti al fuoco dei cannoni e degli archibugi.
La società feudale subì un colpo dal quale non poteva più riprendersi. In breve tempo, molte potenze europee superarono la frammentazione feudale e si trasformarono in potenti stati centralizzati. Ci sono poche invenzioni nella storia della tecnologia che porterebbero a cambiamenti così grandiosi e di vasta portata. Prima che la polvere da sparo diventasse nota in Occidente, aveva già una lunga storia in Oriente ed era stata inventata dai cinesi. Il salnitro è il componente più importante della polvere da sparo. In alcune zone della Cina, è stato trovato nella sua forma nativa e sembrava fiocchi di neve che incipriavano il terreno. Successivamente si è scoperto che il salnitro si forma in aree ricche di alcali e di sostanze in decomposizione (fornitrici di azoto). Quando si accendeva un fuoco, i cinesi potevano osservare i bagliori che si formavano durante la combustione del salnitro con il carbone. Per la prima volta, le proprietà del salnitro furono descritte dal medico cinese Tao Hong-jing, vissuto a cavallo tra il V e il VI secolo. Da quel momento, è stato utilizzato come ingrediente in alcuni medicinali. Gli alchimisti lo usavano spesso durante i loro esperimenti. Nel VII secolo uno di loro, Sun Si-miao, preparò un miscuglio di zolfo e salnitro, aggiungendovi alcune parti della robinia. Mentre riscaldava questa miscela in un crogiolo, ricevette improvvisamente un violento lampo di fiamma. Ha descritto questa esperienza nel suo trattato Dan Ching. Si ritiene che Sun Si-miao abbia preparato uno dei primi campioni di polvere da sparo, che però non aveva ancora un forte effetto esplosivo. Successivamente, la composizione della polvere da sparo fu migliorata da altri alchimisti, che stabilirono sperimentalmente i suoi tre componenti principali: carbone, zolfo e nitrato di potassio.
I cinesi medievali non potevano spiegare scientificamente che tipo di reazione esplosiva si verifica quando si accende la polvere da sparo, ma presto impararono a usarla per scopi militari. È vero, nelle loro vite la polvere da sparo non ha affatto avuto quell'influenza rivoluzionaria che in seguito ha avuto sulla società europea. Ciò è spiegato dal fatto che i maestri preparano da molto tempo una miscela di polvere da componenti non raffinati. Nel frattempo, il salnitro grezzo e lo zolfo contenenti impurità estranee non hanno dato un forte effetto esplosivo. Per diversi secoli, la polvere da sparo è stata utilizzata esclusivamente come agente incendiario. Successivamente, quando la sua qualità migliorò, la polvere da sparo fu usata come esplosivo nella fabbricazione di mine antiuomo, bombe a mano ed esplosivi. Ma anche dopo, per molto tempo non hanno immaginato di usare la potenza dei gas che si sono formati durante la combustione della polvere da sparo per lanciare proiettili o nuclei. Solo nei secoli XII-XIII i cinesi iniziarono a usare armi che assomigliavano molto vagamente alle armi da fuoco, ma inventarono petardi e razzi. Arabi e mongoli appresero il segreto della polvere da sparo dai cinesi. Nel primo terzo del XIII secolo, gli arabi raggiunsero una grande abilità nella pirotecnica. Usavano il salnitro in molti composti, mescolandolo con zolfo e carbone, aggiungendovi altri componenti e realizzando fuochi d'artificio di straordinaria bellezza. Dagli arabi, la composizione della miscela di polvere divenne nota agli alchimisti europei. Uno di loro, Marco il Greco, già nel 1220 scrisse una ricetta per la polvere da sparo nel suo trattato. 6 parti di salnitro in 1 parte di zolfo e 1 parte di carbone. Più tardi, Roger Bacon scrisse in modo abbastanza accurato sulla composizione della polvere da sparo. Tuttavia, trascorsero circa cento anni prima che questa ricetta cessasse di essere un segreto. Questa seconda scoperta della polvere da sparo è associata al nome di un altro alchimista, il monaco di Friburgo Berthold Schwarz. Una volta iniziò a macinare in un mortaio una miscela frantumata di salnitro, zolfo e carbone, a seguito della quale si verificò un'esplosione che bruciò la barba di Berthold. Questa o un'altra esperienza diede a Berthold l'idea di usare il potere dei gas in polvere per lanciare pietre. Si ritiene che abbia realizzato uno dei primi pezzi di artiglieria in Europa. Per comprendere il principio di funzionamento delle armi da fuoco, è necessario almeno in termini generali immaginare quali reazioni chimiche si verificano nella massa di polvere. Se la polvere era ben miscelata e opportunamente preparata, bastava una scintilla per accenderla. Il fatto è che quando riscaldato sopra i 300 gradi, il salnitro ha iniziato a rilasciare il suo ossigeno e lo ha dato a sostanze mescolate con esso, cioè le ha ossidate o bruciate. Il carbone nella polvere da sparo ha svolto il ruolo di combustibile, fornendo il volume richiesto di prodotti gassosi ad alta temperatura. In considerazione di ciò, il salnitro e il carbone da soli formavano già un esplosivo. Si aggiungeva zolfo perché contribuiva alla formazione di più calore e facilitava l'accensione della polvere da sparo (lo zolfo si accendeva già a 250 gradi, e il carbone solo a 350). Non appena il fuoco si manifestava in qualsiasi parte di questa miscela, la combustione si propagava con straordinaria velocità, perché, una volta accesa, non richiedeva più aria e formava una grande quantità di gas ad alta temperatura. I gas con grande forza si espansero in tutte le direzioni, formando un effetto esplosivo. Pertanto, la combustione si diffonde equamente sia all'interno della miscela che sulla sua superficie. La reazione che si verifica durante la combustione della polvere da sparo può essere approssimativamente descritta dalla seguente formula:
dove K2S è il residuo solido della combustione e CO2 e N2 sono i gas. La composizione classica della polvere da sparo: salnitro - 75%, carbone - 15%, zolfo - 10%. Questa composizione ha dato la più alta resa di gas. Ma anche qui circolava solo il 40% circa della massa di polvere. Il resto erano prodotti di combustione solidi. Sono stati depositati sotto forma di fuliggine o estratti quando sparati sotto forma di spesse nuvole di fumo. Subito dopo la scoperta di Berthold Schwartz, la polvere da sparo era già ampiamente utilizzata e veniva prodotta negli angoli più remoti d'Europa. Ciascuno dei componenti della miscela richiedeva una preparazione speciale. Il carbone per la polvere da sparo è stato ottenuto bruciando un albero di ontano in speciali storte di ferro senza accesso all'aria. Lo zolfo nativo è stato liberato dalle impurità mediante fusione. Il salnitro è stato importato dall'est per qualche tempo. Poi hanno scoperto che può essere ottenuto artificialmente se vengono create le condizioni appropriate. Dalla fine del XIV secolo la produzione del salnitro si è affermata in Italia e Germania. Si estraeva dalle pareti delle cantine, precedentemente inumidite con una soluzione di salnitro, o da tubi pieni di tartaro, calce, sale e urina di persone che bevevano vino. Il salnitro ottenuto è stato precipitato con vino e aceto. Era il componente più costoso. Pertanto, hanno cercato di estrarre il salnitro anche dalla polvere da sparo viziata e imbevuta. Per fare questo, la polvere da sparo veniva fatta bollire nell'aceto. Durante questa operazione, il carbone galleggiava, lo zolfo precipitava e il salnitro si scioglieva. Quindi è stato evaporato dalla soluzione. La qualità della polvere da sparo dipendeva in gran parte da come avveniva in modo completo e uniforme la miscelazione delle sue parti costituenti. Affinché le sostanze si mescolino meglio, sono state sottoposte a una forte macinazione. La polvere da sparo era originariamente una polvere fine e farinosa. Era scomodo usarlo, perché quando si caricavano pistole e archibugi, la polpa di polvere si attaccava alle pareti della canna. Infine, si è notato che la polvere sotto forma di grumi era molto più conveniente: si caricava facilmente e, una volta accesa, emetteva più gas (2 libbre di polvere in grumi davano un effetto maggiore di 3 libbre di polpa). Nel primo quarto del XV secolo, per comodità, si iniziò a usare la polvere da sparo di grano, che si otteneva facendo rotolare la polpa in polvere (con alcol e altre impurità) nell'impasto, che veniva poi passato al setaccio. In modo che i grani non si sfilacciassero durante il trasporto, hanno imparato a lucidarli. Per fare questo, venivano posti in un apposito tamburo, durante la filatura del quale i grani si urtavano, si sfregavano l'uno contro l'altro e si compattavano. Dopo la lavorazione, la loro superficie è diventata liscia e lucida. Autore: Ryzhov KV
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