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HISTÓRIA DA TECNOLOGIA, TECNOLOGIA, OBJETOS AO REDOR DE NÓS
Em pó. História da invenção e produção
Diretório / A história da tecnologia, tecnologia, objetos ao nosso redor A pólvora é uma mistura explosiva sólida multicomponente capaz de combustão regular em camadas paralelas sem acesso ao oxigênio externo, liberando grande quantidade de energia térmica e produtos gasosos utilizados para lançamento de projéteis, propulsão de foguetes e para outros fins. A pólvora pertence à classe dos explosivos propulsores. A invenção da pólvora e a sua difusão na Europa tiveram enormes consequências para toda a história subsequente da humanidade. Embora os europeus tenham sido os últimos povos civilizados a aprender a fazer esta mistura explosiva, foram eles que conseguiram retirar os maiores benefícios práticos da sua descoberta. O rápido desenvolvimento das armas de fogo e uma revolução nos assuntos militares foram as primeiras consequências da propagação da pólvora. Isto, por sua vez, implicou profundas mudanças sociais: os cavaleiros vestidos com armaduras e os seus castelos inexpugnáveis eram impotentes contra o fogo dos canhões e dos arcabuzes.
A sociedade feudal sofreu um golpe tão grande do qual não conseguiu mais se recuperar. Num curto espaço de tempo, muitas potências europeias superaram a fragmentação feudal e tornaram-se poderosos estados centralizados. Existem poucas invenções na história da tecnologia que levariam a mudanças tão grandiosas e de longo alcance. Antes de a pólvora se tornar conhecida no Ocidente, ela já tinha uma longa história no Oriente e foi inventada pelos chineses. O componente mais importante da pólvora é o salitre. Em algumas áreas da China, foi encontrado em sua forma nativa e parecia flocos de neve cobrindo o chão. Mais tarde, descobriu-se que o salitre é formado em áreas ricas em álcalis e substâncias em decomposição (liberadoras de nitrogênio). Ao acender uma fogueira, os chineses podiam observar os clarões que ocorriam quando o salitre e o carvão queimavam. As propriedades do salitre foram descritas pela primeira vez pelo médico chinês Tao Hung-ching, que viveu na virada dos séculos V e VI. Desde então, tem sido utilizado como componente de alguns medicamentos. Os alquimistas costumavam usá-lo ao conduzir seus experimentos. No século VII, um deles, Sun Si-miao, preparou uma mistura de enxofre e salitre, acrescentando-lhes várias porções de árvore de lócus. Enquanto aquecia essa mistura em um cadinho, ele de repente recebeu um poderoso clarão de chama. Ele descreveu essa experiência em seu tratado Dan Jing. Acredita-se que Sun Si-miao preparou uma das primeiras amostras de pólvora, que, no entanto, ainda não tinha forte efeito explosivo. Posteriormente, a composição da pólvora foi aprimorada por outros alquimistas, que estabeleceram experimentalmente seus três componentes principais: carvão, enxofre e nitrato de potássio.
Os chineses medievais não conseguiam explicar cientificamente que tipo de reação explosiva ocorre quando a pólvora é acesa, mas logo aprenderam a usá-la para fins militares. É verdade que, nas suas vidas, a pólvora não teve a influência revolucionária que mais tarde teve na sociedade europeia. Isso se explica pelo fato de que durante muito tempo os artesãos prepararam a mistura em pó a partir de componentes não refinados. Enquanto isso, o salitre não refinado e o enxofre contendo impurezas estranhas não produziram um forte efeito explosivo. Durante vários séculos, a pólvora foi usada exclusivamente como agente incendiário. Posteriormente, com a melhoria de sua qualidade, a pólvora passou a ser utilizada como explosivo na fabricação de minas terrestres, granadas de mão e pacotes explosivos. Mas mesmo depois disso, por muito tempo não pensaram em usar a força dos gases gerados durante a combustão da pólvora para lançar balas ou balas de canhão. Somente nos séculos 12 a 13 os chineses começaram a usar armas que lembravam vagamente armas de fogo, mas inventaram fogos de artifício e foguetes. Os árabes e mongóis aprenderam o segredo da pólvora com os chineses. No primeiro terço do século XIII, os árabes adquiriram grande habilidade em pirotecnia. Eles usaram salitre em muitos compostos, misturando-o com enxofre e carvão, acrescentando outros componentes e montando fogos de artifício de incrível beleza. Dos árabes, a composição da mistura em pó tornou-se conhecida pelos alquimistas europeus. Um deles, Marcos, o Grego, já em 1220 escreveu em seu tratado uma receita de pólvora. 6 partes de salitre para 1 parte de enxofre e 1 parte de carvão. Mais tarde, Roger Bacon escreveu com bastante precisão sobre a composição da pólvora. No entanto, mais cem anos se passaram antes que esta receita deixasse de ser um segredo. Esta descoberta secundária de pólvora está associada ao nome de outro alquimista, o monge de Freiburg Berthold Schwartz. Um dia ele começou a triturar uma mistura triturada de salitre, enxofre e carvão em um pilão, o que resultou em uma explosão que chamuscou a barba de Berthold. Esta ou outra experiência deu a Berthold a ideia de usar o poder dos gases em pó para atirar pedras. Acredita-se que ele tenha feito uma das primeiras peças de artilharia da Europa. Para entender o princípio de funcionamento de uma arma de fogo, é necessário pelo menos ter uma ideia geral de quais reações químicas ocorrem na massa de pólvora. Se a pólvora estivesse bem misturada e devidamente preparada, bastava uma faísca para acendê-la. O fato é que quando aquecido acima de 300 graus, o salitre começou a liberar seu oxigênio e cedeu às substâncias a ele misturadas, ou seja, oxidou-as ou queimou-as. O carvão na pólvora desempenhou o papel de combustível, fornecendo o volume necessário de produtos gasosos de alta temperatura. Diante disso, o próprio salitre e o carvão já formavam uma substância explosiva. O enxofre foi adicionado porque contribuiu para a formação de mais calor e facilitou a ignição da pólvora (o enxofre acendeu já a 250 graus e o carvão apenas a 350). Assim que surgia fogo em qualquer parte desta mistura, a combustão espalhava-se com extraordinária rapidez, pois, uma vez iniciada, não necessitava mais de acesso ao ar e formava grande quantidade de gases de elevada temperatura. Os gases expandiram-se com grande força em todas as direções, criando um efeito explosivo. Assim, a combustão se espalha igualmente tanto dentro da mistura quanto sobre sua superfície. A reação que ocorre quando a pólvora queima pode ser descrita aproximadamente pela seguinte fórmula:
onde K2S é um resíduo sólido de combustão e CO2 e N2 são gases. A composição clássica da pólvora: salitre - 75%, carvão - 15%, enxofre - 10%. Esta composição proporcionou o maior rendimento de gás. Mas também aqui apenas cerca de 40% da massa do pó foi usada. O resto eram produtos sólidos de combustão. Eles foram depositados na forma de fuligem ou escaparam quando disparados na forma de espessas nuvens de fumaça. Logo após a descoberta de Berthold Schwarz, a pólvora se espalhou e foi produzida nos cantos mais remotos da Europa. Cada um dos componentes da mistura exigia uma preparação especial. O carvão para a pólvora era obtido pela queima de madeira de amieiro em retortas especiais de ferro, sem acesso ao ar. O enxofre nativo foi libertado de impurezas estranhas por fusão. O salitre foi importado do leste durante algum tempo. Então descobriram que pode ser obtido artificialmente se forem criadas as condições adequadas. Desde o final do século XIV, a produção de salitre começou na Itália e na Alemanha. Era extraído das paredes das caves, previamente umedecidas com solução de salitre, ou de canos cheios de tártaro, cal, sal e urina de quem bebia vinho. O salitre resultante foi precipitado com vinho e vinagre. Este foi o componente mais caro. Portanto, eles tentaram extrair salitre até mesmo de pólvora estragada e manchada. Para isso, a pólvora era fervida em vinagre. Durante esta operação, o carvão flutuou, o enxofre precipitou e o salitre se dissolveu. Foi então evaporado da solução. A qualidade da pólvora dependia em grande parte de quão completa e uniformemente ocorria a mistura de seus componentes. Para que as substâncias se misturassem melhor, foram submetidas a uma forte moagem. A pólvora era originalmente um pó fino semelhante a farinha. Era inconveniente de usar, pois ao carregar armas e arcabuzes, a polpa da pólvora grudava nas paredes do cano. Por fim, notaram que a pólvora em torrões era muito mais conveniente - era fácil de carregar e, quando acesa, produzia mais gases (2 libras de pólvora em pedaços davam um efeito maior do que 3 libras em polpa). No primeiro quartel do século XV, por conveniência, passaram a usar a pólvora de grãos, obtida enrolando-se a polpa em pó (com álcool e outras impurezas) em uma massa, que depois passava por uma peneira. Para evitar que os grãos triturassem durante o transporte, aprenderam a poli-los. Para isso, foram colocados em um tambor especial, ao serem girados, os grãos batiam e esfregavam uns nos outros e ficavam compactados. Após o processamento, sua superfície ficou lisa e brilhante. Autor: Ryzhov K.V.
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