История свечи - Майкл Фарадей

Сахар, как вы знаете, - это пища, а тут вдруг у нас получился твердый кусок угля - там, где вы его никак не могли бы ожидать.

Еще более поразительный результат вы увидите, когда я применю к полученному из сахара углероду окислитель, и притом более быстрого действия, чем атмосферный воздух. Мы, таким образом, окислим это топливо путем процесса, отличающегося от дыхания только по форме, а не по существу. Дыхание - это сгорание углерода при соприкосновении с тем кислородом, который подведен к нему организмом. Я действую окислителем, и вы увидите, что происходит сгорание. Это в точности то же самое, что получается в моих легких, но только присоединение кислорода, берущегося из другого источника, т. е. из атмосферы, происходит здесь гораздо быстрее.

Количественная сторона этого дела поразит вас. Свеча может гореть часа четыре, пять, шесть, семь. Каково же должно быть количество углерода, ежедневно улетучивающегося в воздух в виде углекислого газа! Какое количество углерода, очевидно, выдыхает каждый из нас! Какой удивительный круговорот углерода должен происходить при горении и дыхании! За сутки человек превращает в углекислый газ целых 7 унций углерода; дойная корова - 70 унций, а лошадь - 79, и все это только в результате дыхания. Иначе говоря, лошадь в своих органах дыхания сжигает за сутки 79 унций углерода для поддержания естественной температуры своего тела. Все теплокровные животные вырабатывают себе тепло именно таким образом - путем превращения углерода, находящегося не в свободном состоянии, а в соединениях.

А сколь удивительны изменения, происходящие в нашей атмосфере! За сутки в одном только Лондоне образуется в результате дыхания целых 5 миллионов фунтов углекислого газа, т. е. 548 тонн. А куда же все это девается? Улетучивается в воздух. Если бы углерод, подобно железу или свинцовому пирофору, который я вам показывал, давал при сгорании твердое вещество, что бы произошло? Горение не могло бы продолжаться. По мере того как углерод сгорает, он превращается в газообразное вещество и переходит в атмосферу, а та уносит его прочь. А дальше? Как это ни удивительно, изменение воздуха, вызванное дыханием, которое, казалось бы, так для нас вредно (ведь мы же не можем дважды дышать одним и тем же воздухом), как раз, оказывается, поддерживает жизнь растений, покрывающих земную поверхность.

То же самое наблюдается и в водоемах: ведь рыбы и другие водяные животные дышат хотя и не непосредственно путем соприкосновения с открытым воздухом, но все-таки, по существу, так же. Вот эти золотые рыбки в аквариуме (показывает) дышат растворенным в воде кислородом из воздуха. Они также выделяют углекислоту и участвуют в великом круговороте природы, в котором животное и растительное царства поддерживают друг друга.

А все растения, произрастающие на поверхности Земли, - вроде, например, вот этой ветки, - наоборот, поглощают углерод. Вот эти листья растут и развиваются, снабжаясь углеродом из атмосферы, куда мы его отдали в форме углекислого газа. Давайте им чистый воздух, какой нужен нам, - и они не смогли бы в нем жить; давайте им наряду с другими веществами углерод - и они будут жить и процветать. Этот кусок дерева, как все деревья и растения, получил весь свой углерод из атмосферы, которая, как мы уже говорили, уносит с собой то, что вредно для нас и в то же время полезно для растений; известно же: что одному - болезнь, то другому - здоровье. Таким образом, и получается, что мы зависим не только от других людей и от животных, а и от растительного мира нашей планеты, так как вся природа связана едиными законами.

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 ]

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.

ЧТО ТАКОЕ ГОРЕНИЕ? Послесловие Б.В. Новожилова

I

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.