Райан Норт - Как изобрести все. Создай цивилизацию с нуля

Первое стекло, изготовленное людьми, появилось случайно около 3500 до н. э. как раз в печи для обжига: в нее попало немного песка, расплавилось, и в результате получилось интересное вещество [96].

Вы можете снизить температуру плавления кремнезема и тем самым сделать производство стекла проще и доступнее – добавив к песку поташ или соду (см. приложения С5 и С6 соответственно). Жар заставит поташ или соду раствориться в песке, снижая его температуру плавления. Можно добавить немного негашеной извести, чтобы увеличить химическую стойкость и долговечность вашего стекла, и вы получите субстанцию, которая плавится при куда более приемлемых 580 °C.

Вам нужна смесь: от 60 до 75 % кремнезема [97], от 5 до 12 % извести и от 12 до 18 % соды. Когда эта смесь плавится, она производит пузырящуюся, пенистую жидкость – пузыри создает покидающий ее диоксид углерода, – которой вы должны позволить «покипеть» достаточно долго, чтобы пузыри перестали появляться, и тогда вы можете лить, дуть, тянуть или отливать полученное стекло.

Прозрачное стекло получается из белого песка, коричневый песок обычно содержит оксид железа, и стекло выходит зеленоватым [98]. Чтобы сделать его более прозрачным, добавьте диоксид марганца, который можно получить, сжигая в пепел определенные водоросли. Поэкспериментируйте, пока не найдете то, что вам нужно, а потом добавьте в смесь во время плавки [99].

Чем выше температура стекла, тем оно более текуче ее, и чем ниже, тем оно плотнее. Вы можете использовать это свойство, охлаждая разные части расплава до разной температуры, и он будет вести себя как жидкий сироп, мягкая жевательная резинка или тягучая ириска. На стадии «жевательной резинки» вы можете поместить шар стекла на конец железной трубы и подуть в нее, и этот момент ознаменует появление стеклодувного искусства, которое очень полезно для производства стеклянной посуды разных видов.

Вероятно, вы захотите изготовить стеклянные окна, поскольку они, во-первых, делают дом комфортабельным и мало похожим на пещеру, во-вторых, изолируют от внешней среды и, в-третьих, помогают освещать комнаты. Но изготовить большие панели из стекла – дело непростое, и для этого существует несколько разных техник.

И вот они все, начиная от самых ранних и простейших и заканчивая современными и сложными, так что вы можете выбрать, что вам по душе:

• если у вас много времени и энергии, вылейте стекло на поверхность железной пластины (которая не расплавится), позвольте материалу остыть, а потом отполируйте с двух сторон до прозрачности. Полировку начните грубой наждачной бумагой [100]и постепенно заменяйте ее на все более и более мелкозернистую.

Понятно, что это потребует времени;

• если вы выдули стеклянный вытянутый пузырь, то отрежьте концы, и у вас получится неровный цилиндр. Разрежьте его пополам и распрямите каждую половинку на железной пластине, пока они еще гибкие – и вы изобрели широкополосное стекло, простой способ изготавливать оконные стекла, но в этом случае панели получаются неровные и не всегда прозрачные. В нашей временной линии этот метод пошел в ход около 1000 н. э.;

• если вы выдули большой шар из стекла (а это требует навыка), а затем сумели медленно нагреть его до точки кипения, одновременно вращая как на гончарном круге, то центробежная сила расплющит шар в диск. Это прозрачное «лунное стекло» будет тоньше с краев и толще в центре, где останется круглый «бычий глаз», но оно лучше подходит для изготовления окон. Эта технология появилась около 1320 н. э. во Франции, где ее хранили как высокодоходный торговый секрет на протяжении сотен лет. А вы его знаете!

• если вы выдуваете большие шары из стекла в железную форму, то вы в состоянии производить одинаковые куски стекла снова и снова. В особенности если вы выдуваете в цилиндрическую форму, вы можете позволить стеклу остыть, разрезать его по длине, затем медленно нагреть заново, и две половинки цилиндра сами превратятся в листы стекла. Такой способ позволяет производить одинаковые, более прозрачные стекла, чем то, что использовалось ранее. Он появился в самом начале XIX века н. э.;

• если вы получили жидкое олово – очень плотный металл, – вы можете формовать идеально плоские современные оконные стекла, к которым привыкли, выливая расплавленное стекло на олово, где оно благополучно растечется по ровной поверхности, прежде чем застыть. Стекло твердеет примерно при 600 °C, задолго до того, как это делает олово, так что ваши панели можно просто снять, когда они остынут. В обычных условиях эта технология появилась около 1950 н. э. и менее чем за десятилетие вытеснила остальные. Но тут есть проблема: пусть олово не пристает к вашему стеклу, это прекрасно делает диоксид олова, так что вам понадобится проводить операцию в помещении, заполненном любым газом, кроме кислорода, чтобы ваше олово просто не «ржавело». Если это выглядит слишком сложно, то лунное или цилиндрическое стекло вас устроит, мы обещаем. Смотрите, это книга, где в нескольких разделах мы должны объяснить, как это все работает, так что, может быть, вам не нужно возиться с расплавленными металлами просто для того, чтобы получить более гладкое стекло прямо сейчас?

Инженерия – это процесс применения математики и других практических знаний для изобретения новых машин.

Вы занимались инженерным искусством все время и даже не подозревали об этом! Но изобретения, описанные в этом разделе, гораздо чаще ассоциируются с работой инженера: конструирование машин, способных выполнять различные задачи для вас, освобождая вас для других занятий (включая наблюдение за теми машинами, которые вы спроектировали и построили).

Водяные и ветряные мельницыбудут первой технологией из тех, которыми вы воспользуетесь, чтобы взнуздать природные процессы на Земле, заставить их делать работу за вас. Вы получите больший эффект от матушки-природы, создав ковшовую турбину. Маховые колесапозволят получать энергию более равномерно и окажутся полезными во всех типах машин, включая паровой двигатель, невероятно продуктивную штуку, для которой нужна только вода в качестве реактивного агента и любое способное гореть топливо.

Мы знаем, что наши читатели со склонностью к механике давно ожидали появления, ожидая появления этого раздела, и мы счастливы показать им все, что нужно, для изобретения этих технологий. Другими словами, дорогие путешественники во времени… запускайте свои двигатели!