Майкл Фарадей - История свечи

Есть еще одно обстоятельство, на которое я хотел бы обратить ваше внимание, прежде чем мы закончим наши лекции. Оно интереснейшим образом связано со всеми тремя веществами, которыми мы здесь занимаемся: с кислородом, водородом и углеродом в их различных состояниях.

Я сегодня показывал вам, как вспыхивает одно свинцовое соединение: вы видели, что оно воспламенилось в тот самый момент, как я откупорил эту пробирку и в нее проник воздух. Здесь проявляется химическое сродство, обусловливающее все наши химические реакции. Когда мы дышим, внутри нас происходит такой же процесс. Когда мы жжем свечу, действует все то же сродство различных веществ друг с другом. Яркий пример химического сродства наблюдается в нашем опыте со свинцовым пирофором. Если бы продукты сгорания отделялись от поверхности, то это вещество, воспламенившись, продолжало бы гореть до конца; но вы помните, что между ним и углеродом мы отмечали существенную разницу; это свинцовое соединение немедленно воспламеняется при условии доступа воздуха, а уголь способен лежать без изменения целыми днями, неделями, месяцами, годами. В Геркулануме пролежали свыше 1800 лет и не выцвели рукописи, написанные чернилами из сажи, хотя они так или иначе находились в соприкосновении с воздухом. [ 29 ] Геркуланум и Помпея - древние римские города, засыпанные пеплом при извержении вулкана Везувия в 79 году нашей эры. - Прим. ред.

Чем же объясняется эта разница между углеродом и свинцовым пирофором?

Поразительно, что углерод - ведь это же горючее вещество, топливо - как бы дожидается момента, когда ему вступить в действие; он не вспыхивает, как этот пирофор или как многие другие вещества, от показа которых мне пришлось воздержаться, чтобы не загромождать здесь стол. Углерод выжидает, пока его зажгут, и уже самое это выжида-ние представляет собой интересное свойство. Также и свечи - хотя бы, например, эти японские свечи - не загораются самопроизвольно, подобно свинцовому пирофору и железу (ведь железо, если оно достаточно измельчено, обладает тем же свойством, что и это соединение свинца), а ждут и ждут годами или даже веками, не претерпевая никаких изменений.

Вот сюда проведен светильный газ. Он выходит из газового рожка, но, как видите, не вспыхивает - он вливается в воздух, и ему приходится дожидаться надлежащего нагрева, прежде чем он загорится. Если я его достаточно нагрею, он вспыхнет. Если я задую пламя, выходящий газ будет дожидаться, пока к нему снова не поднесут огонек.

Интересно изучать, как различно ведут себя вещества в этом отношении: одним достаточно небольшого повышения температуры, а другие дожидаются весьма значительного.

Возьмем, например, порох и нитроклетчатку. Даже эти вещества, несмотря на их одинаковое назначение, различаются между собой по условиям возгорания. И действительно, порох состоит из углерода и других веществ, придающих ему высокую горючесть; нитроклетчатка - тоже горючее соединение. Оба они дожидаются, но вступят в действие при различных температурах. Коснемся их раскаленной проволочкой, и мы увидим, которое из них вспыхнет раньше. (Лектор прикасается раскаленным железом к нитроклетчатке.)Вот видите, нитроклетчатка вспыхнула, но даже самая накаленная часть проволоки, оказывается, недостаточно горяча, чтобы заставить вспыхнуть порох. Как это наглядно показывает вам количественное различие между веществами в отношении возгорания!

В заключение - а рано или поздно конец нашим беседам должен быть - я могу только выразить вам свое пожелание, чтобы вы могли с честью выдержать сравнение со свечой, т. е. могли бы быть светочем для окружающих, и чтобы во всех ваших действиях вы подражали красоте пламени, честно и производительно выполняя свой долг перед человечеством.

Он может родиться, окрепнуть и вырасти. Или зачахнуть и умереть. Он может быть трепетным и ласковым или коварным, жадным и яростным. Он набрасывается, пожирает, проглатывает. С ним борются - он отступает побежденный. Он может принести спасение или обернуться ужасной трагедией.

- Огонь! - это и возглас надежды заплутавшего путника и суровая команда, несущая смерть врагу.

Огненные волосы, горящие глаза, испепеляющий взгляд. Взрыв смеха, вспышка гнева, огонь желаний. Загореться мыслью, пылать энтузиазмом, гореть страстью, играть с огнем.

Достаточно примеров. Они лишь должны напомнить, какую роль играет этот дар природы в нашей жизни. Наш язык (вспомним, кстати, и о языках пламени) наделил его чертами живого существа и, наоборот, внешность человека, его эмоции и поведение часто связываются со свойствами огня, пламени, горения. Можно представить, как изумлялись первобытные люди, наблюдая со страхом и недоверием случайное возникновение огня, его изменчивость, напоминающую необычное живое существо и его бесследное исчезновение. Недаром почти у всех народов мира в первобытном обществе существовал культ огня. Его почитали, ему поклонялись. Его похищали и тщательно хранили - ведь добывать огонь научились много позже, чем его приручили.

Одно из величайших событий в истории человечества - открытие способа добывать огонь по археологическим данным произошло около ста тысяч лет назад, в эпоху среднего палеолита. Применение же природного огня, случайно возникшего от молний или вулканической лавы, для защиты от холода и хищных зверей началось, конечно, гораздо раньше.

По мере развития человеческого общества значение процессов горения все возрастало. От применения огня для чисто бытовых целей (приготовление пищи, обогревание жилища) человек перешел к использованию его в качестве источника получения механической работы в различного рода тепловых двигателях, прежде всего в паровых машинах. Стремление улучшить качество паровых машин дало толчок к возникновению науки о тепле - термодинамике. Правильное понимание основных законов, лежащих в основе процесса горения, способствовало в свою очередь дальнейшему росту энерговооруженности человеческого общества. Несмотря на то, что в последние; десятилетия был открыт и стал служить человеку новый вид энергии - ядерная энергия, роль химических источников энергии - угля, газа, нефти - не уменьшилась. В наше время химическая энергия применяется во всех отраслях народного хозяйства - от индивидуальных газовых плит до двигателей космических кораблей.

Хотя тепловая энергия и является самым первым видом энергии, которым научился пользоваться человек, наука о горении зародилась совсем недавно. Только в XVIII веке Ломоносов и Лавуазье отвергли ошибочный взгляд алхимиков, утверждавших, что вещества, способные гореть, содержат особое "вещество огня" - флогистон. В 1773 г. Лавуазье пришел к правильному пониманию горения как процесса соединения вещества с кислородом воздуха. Систематические же исследования процессов горения были начаты лишь в конце прошлого века, когда катастрофические взрывы в шахтах побудили ученых ряда стран заняться тщательным изучением режимов распространения пламени. Из-за слабого развития смежных областей науки (кинетики химических реакций, гидродинамики, теории процессов переноса) результаты этого периода развития учения о горении носят качественный характер и не связаны с процессами, происходящими на молекулярном уровне.