История науки и техники. Материалы и технологии Часть 2

ли палками, терли щетками. И, конечно же, многие столетия стирали с помощью соды и древесной золы. Для этого в бочку с нагретой до кипения водой клали белье, а затем посыпали содой или опускали мешочек с золой и все тщательно перемешивали.

На смену всем этим подручным средствам пришло мыло. Точно не известно, когда и кем оно было изобретено. Но это произошло намного раньше, чем были изобретены порох и бу­ мага. Египетские археологи после раскопок в дельте Нила при­ шли к выводу, что производство мыла было налажено еще 6 ты­ сяч лет назад. В некоторых египетских папирусах следовало на­ гревать содержатся рецепты, согласно которым для получения мыла животные и растительные жиры вместе со щелочными солями, в достатке имеющимися на берегах одного из озер.

Втретьем тысячелетии до н.э. мыло использовали для ле­ чения. В сохранившейся древней медицинской литературе - шумерской аптечной таблице, составленной в 2200 г. до н.э., - приведен рецепт лечения мылом.

Смесь растертых в порошок древесины ели, шкуры водяной змеи, корня миртового дерева, щелочной золы, ячменя, измель­ ченной в пыль смолы ели, растения кусуби варили в воде, фильтровали и фильтратом натирали пациента. В таблице даны составы не только лечебного мыла, но и первого мыла с добав­ кой душистых веществ.

Всезнающий Плиний (I в. н.э.) сообщает в своей энцикло­ педии «Естественная история», что мыло изобрели галлы. В растопленный козий жир они клали золу определенных пород дерева (например, бука), содержащую карбонат калия.

От галлов о производстве мыла узнали римляне. Но галлы, видимо, научили их использовать мыло только для фиксирова­ ния сложных сооружений из волос. Применять мыло в качестве моющего средства римляне начали только с 164 г. н.э. Живший

вту пору в Риме врач Гален описал мыло и указал, что его надо изготавливать из жира и раствора золы с известью. Оно делает кожу мягкой и очищает от загрязнения тело и одежду.

Вантичности были известны мыла, представляющие в ос­ новном калиевые или натриевые соли жирных кислот. Римляне мыли мылом хирургические инструменты, а мылись и стирали в простой воде.

мыла со значительным количеством щелочных электролитов (сода, фосфаты и др.) для улучшения моющих свойств. Главный компонент всех моющих порошков, жидкостей и таблеток - по­ верхностно-активные вещества, которые благодаря высокому коэффициенту поверхностного натяжения как бы отковыривают загрязнения от посуды.

Впоследнее время стали широко рекламировать антибакте­ риальные сорта мыл, содержащие, например, триклозан. Одна­ ко стерильность, необходимая в операционной, не всегда нужна

вбыту. «Вредные» бактерии, если их постоянно изводить од­ ним и тем же средством, могут мутировать и становится неуяз­ вимыми. А на нашей коже живут бактерии, составляющие ее защитный слой. Поэтому если нет конкретного очага инфекции, лучше соблюдать обычные правила гигиены и доверять естест­ венной микрофлоре.

10.1.5.2.Стиральная машина

ВДревнем Египте слово стирка обозначалось иероглифом, изображающим две ноги в воде. Это говорит о том, что именно такой способ был самым популярным в те времена. Хотя и сей­ час он используется в отдаленных уголках Азии и Африки.

Первая стиральная машина появилась 7 июня 1856 г. с лег­ кой руки американца Мура. Это был деревянный ящик на коле­ сах с вертикально вставленной деревянной рамой, на которой были закреплены деревянные «пальцы». В машину складывали белье, до половины заполняли деревянными шариками и зали­

вали мыльным раствором. Рычаг двигал раму вверх-вниз, ша­ рики перекатывались, и таким образом белье отстирывали от грязи. В 1914 г. появился электрический привод. С 1950-х годов в стиральных машинах появилась центрифуга для отжима. Со­ временная автоматическая стиральная машина снабжена тайме­ ром или микропроцессором.

10.1.5.3. Утюги

Предками утюга были рубель и скалка - деревянные стерж­ ни. На гладкую скалку наворачивалось белье, сверху другой ру­ кой катали зазубренный рубель. Классический жаровой утюг имел камеру, в которую закладывали уголь. Более распростра­

нен был простой массивный утюг, нагреваемый на плите. Сту­ денты Московского авиационного института учились в после­ военные годы слесарному мастерству, доводя гладильную по­ верхность такого инструмента до идеальной плоскости. Гото­ вые изделия шли на продажу.

Электрические утюги появились в конце XIX в. Сначала они были с угольными электродами, между которыми зажига­ лась дуга. Затем появились утюги с нагревательными элемента­ ми. Одним из первых создателей электрического утюга стал ин­ спектор калифорнийской электростанции и изобретатель Эрл Ричардсон (1903 г.). Руководствуясь мнением своей жены о не­ равномерности нагрева в средней части утюга и у его заостре­ ния, он создал в 1905 г. удачную модель «Горячее заострение», которая стала пользоваться большим спросом. Создание элек­ трических утюгов стимулировали электрокомпании перейти на круглосуточную поставку электричества.

10.1.6. Лифты

Не только небоскребы, но и любые дома выше четырех­ пяти этажей были бы невозможны без лифта. Считается, что первый лифт был установлен в 1743 г. во дворце французского короля Людовика XV в Версале, чтобы тридцатитрехлетний ко­ роль мог, не напрягаясь, подниматься в апартаменты своей лю­ бовницы, расположенные этажом выше. Впрочем, в старинных источниках имеются упоминания и о более ранних пассажир­ ских подъемных машинах - в Синайском монастыре (Египет, VI в. н.э.) и даже в Древнем Риме (I в. до н.э.). В 1795 г. наш знаменитый Кулибин разработал винтовые «подъемные и спу­ скные кресла» для Зимнего дворца. Все эти подъемники ис­ пользовали физическую силу рабов или слуг, реже - тяглового скота. Вскоре после изобретения паровой машины ее приспосо­ били и к подъемнику.

Ключевым элементом современного лифта считается авто­ матический ловитель - устройство, останавливающее лифт в случае обрыва троса. Его изобрел американец Элайша Грейвс Отис (1811 - 1861 гг.). В жизни он сменил много профессий: был строительным рабочим, работал на лесопилке, строил каре­

ты, служил на мебельной фабрике, выпускавшей кровати. Именно здесь в 1852 г. его попросили сконструировать подъем­ ник для доставки досок на второй этаж.

Тут Отис и сделал свое ключевое изобретение. Он прикре­ пил трос к платформе подъемника через плоскую пружину вро­ де рессоры (пригодился опыт работы с каретами). А по бокам подъемника установил зубчатые рельсы. Под весом даже пус­ той платформы пружина выгибалась и спокойно проходила ме­ жду рельсами. В случае же обрыва каната пружина, распря­ мившись, своими концами застревала в зубцах рельсов, предот­ вращая падение.

Отис назвал свой подъемник безопасным лифтом и основал небольшую мастерскую по производству таких лифтов. Фирма «Отис» и сейчас весьма известна в этой области техники.

В 1854 г. Отис придумал рекламный трюк для оживления спроса на продукцию фирмы. В одном из выставочных залов Нью-Йорка, где имелся высокий купол, между двумя опорами высотой 12 м двигалась подъемная платформа. На вершине со­ оружения стоял помощник, державший в руке длинный меч. На платформе среди бочек и ящиков стоял сам изобретатель во фраке и в цилиндре. Паровая машина подтягивала платформу на самый верх, и ассистент по команде Отиса обрубал канат ме­ чом. Платформа устремлялась вниз, но через метр-два автома­ тика со страшным скрежетом срабатывала и останавливала па­ дение. Отис снимал цилиндр и кланялся публике.

Через три года «Компания паровых подъемников Отиса» установила первый свой пассажирский лифт в пятиэтажном ма­ газине на Бродвее. Лифт брал до пяти человек и вез их со ско­ ростью 20 см в секунду.

Когда началось строительство небоскребов, самого Отиса уже не было в живых. В первых небоскребах чаще применяли гидравлические лифты без каната: поршень, ходящий в длин­ ном цилиндре, под напором воды выталкивал кабинку вверх. Такая система применялась в домах не выше 20 этажей - уж больно глубокую шахту для цилиндра приходилось выкапывать под фундаментом: такой же глубины, какую высоту имел дом. Зато гидравлические лифты ходили в 20 раз быстрее, чем лиф­ ты системы Отиса. Кроме того, через некоторое время гидрав­

лику усовершенствовали, разместив цилиндр горизонтально, а поршень через систему блоков тянул канат, поднимавший ка­ бину. Гидравлический лифт был изобретен во Франции и впер­ вые показан на Всемирной выставке в Париже в 1867 г. Позже его установили на Эйфелевой башне.

В 1859 г. фирма «Отис» поставила в отеле «Пятая авеню» винтовой лифт. От подвала до чердака здание пронизывал ог­ ромный металлический винт, а кабина ходила по нему как гай­ ка. Винт вращался через шкив ремнем от паровой машины, сто­ явшей в подвале. Когда винт вращался вправо, кабина шла вверх, влево-вниз. Чтобы кабина не вращалась вместе с винтом, вдоль одного ее угла в шахте лифта проходил рельсограничитель. Но эта система оказалась медленной, неудобной и дорогой. Было смонтировано только два таких лифта. В отеле он был заменен в 1875 г.

Первый электрический пассажирский лифт был изготовлен немецкой фирмой «Сименс и Гальске» в 1880 г. Он поднимался на высоту 22 м за 11 секунд. Первый электрический лифт фирмы «Отис» был смонтирован в одном из нью-йоркских небоскребов в 1889 г. Отныне проблема подъема больше не сдерживала рост зданий вверх. Самый высокий небоскреб США («Сирс Тауэр» в Чикаго) имеет 106 лифтов, 16 из которых - двухэтажные, то есть принимают и высаживают пассажиров сразу с двух этажей. Два экспресс-лифта для посетителей смотровой площадки на крыше преодолевают 412 м за минуту и несколько секунд.

Лестница безусловно надежнее любого подъемного устрой­ ства. Однако подъем на большую высоту не всем под силу. Са­ мая длинная лестница находится в швейцарском городе Шпиц. Она идет параллельно фуникулеру и служит для его страховки, обслуживания и ремонта. В этой лестнице 11 674 ступеньки.

10.1.7. Отопление

Костер в доме постепенно вытеснялся глиняным горшком с углями, прообразом закрытого очага с естественной тягой. Еще в каменном веке были постройки, в которых устраивали глинобит­ ные печи. До XIV в. вместо печей в Европе повсеместно исполь­ зовались открытые очаги. В печах дымовые газы проходят ряд

каналов, в каминах использование тепла не такое эффективное, но можно обеспечить более быстрый прогрев помещения. Естест­ венное стремление человека к художественности привело к соз­ данию изразцов. В печах и каминах широко используются кафель и железные детали. Начало массового применения дымовых труб относится к XII в., когда на северо-западе Европы стали модны камины. На юге Европы до XIV в. трубы считали предметом рос­ коши. В России топили «по черному» до XVII в., хотя создание традиционной русской печи с трубой и очагом для приготовления пищи относится к XV-XVI в. Использовались в России и гол­ ландские печи с закрытой топкой и многочисленными дымовыми оборотами. В XVII в. печи снабжались душницами для подачи в помещение теплого, свежего воздуха, иногда с травами «для ду­ ху». Вентиляция сначала была естественная, затем с применением воздуходувных мехов.

Русские печи пользовались большой популярностью в мире. Один из турецких султанов выписал с помощью наших дипло­ мат ов из Одессы в Стамбул изразцовую печь. Она была по­ ставлена во дворце русским печником из Костромы. Султан наградил маст ера медалью «За искусство» и орденом, а также

пятьюдесятью турецкими лирами.

В1618 г. во Франкфурте на Майне было опубликовано со­ чинение Кесслера о комнатных отопительных печах различной формы с колосниками. До конца XVIII в. для отопления исполь­ зовались печи и камины.

В50-х годах XX в. в Англии для борьбы с загрязнением воздуха законодательно было приостановлено строительство и использование каминов. В то же время кардинально повысилась эффективность промышленных печей: температура дыма, вы­

ходящего из печи, не превышала 140°С, практически отсутство­ вали вредные примеси за счет применения разнообразных фильтров - вплоть до электромагнитных и электростатических.

Огневоздушное отопление применялось в Китае, на Ближ­ нем Востоке, в Риме. Водяное отопление появилось впервые в Риме от естественных термальных источников. Гипокауст ис­ пользовался во многих городах Римской империи. Плиточный пол укладывался поверх коротких кирпичных столбиков. В

подпольное помещение поступал горячий дым и воздух из мед­ ленно горящих топок. Газы вытягивались наружу. Много таких устройств обнаружено археологами в Англии.

Примерно таким же образом отапливался зал заседаний старой ратуши в городе Люнебурге в XIII в. Под полом были установлены три печи, по каналам с задвижкой нагретый и ув­ лажненный воздух поднимался вверх.

Единичные установки водяного отопления появлялись с 1675 г. (английский инженер Эвелин). В 1716 г. швед Мартин Тривальд устроил отопление своей оранжереи и теплицы с по­ мощью циркулирующей по трубам теплой воды. В 1777 г. на заседании Французской Академии наук Беннеман демонстриро­ вал простейшую модель водяной системы отопления. Применя­ лась она первоначально для обогрева инкубаторов. В 1817 г. француз де Шабан осуществил отопление горячей водой кон­ серватории в Париже, в 1819 г. - двух жилых домов в Лондоне. С 1820 г. система водяного отопления котел-трубы-радиатор- котел стала обычной для жилых домов в Англии. Там же Пер­ кинс в 1831 г. применил высокое давление (5 атм.) с температу­ рой до 150°С. Первое практическое руководство по водяному отоплению вышло в свет в Лондоне в 1837 г. (автор - Чарльз Худ). В печи использовалась 30-40% энергии топлива, при во­ дяном отоплении - 60% и более.

В 1745 г. английский полковник Вильгельм Кук представил Королевскому Лондонскому обществу трактат о паровом ото­ плении. Уатт и Болтон не смогли его осуществить. В теплицах паровое отопление было применено в 1788 г. англичанином Ваксфильдом. С 1792 г. таким образом отапливался зимний сад лорда Дерби, а в 1799 г. англичанин Ли использовал пар для отопления текстильной фабрики. В России первая установка парового отопления была установлена в теплицах графа Д.А. Зубова в 1816 г.

10.1.8. Вентиляция и кондиционирование

В 1734 г. здание английского парламента было оборудовано вентилятором, изобретенным доктором Дезагулиерсом. В 1824 г. во Франции применялась вытяжная вентиляция в виде каналов с тепловым побуждением движения воздуха за счет ес­

тественной конвекции. Затем были созданы центробежные и осевые вентиляторы.

В 1906 г. в одном из городов штата Северная Королина (США) Стюард Крамер пользовался специальными насадками для разбрызгивания холодной воды с целью очистки и охлаж­ дения воздуха и для контроля влажности. Он назвал свой метод «кондиционирование воздуха». В 1906 г. Уиллис Карриер изо­ брел усовершенствованный метод контроля влажности.

Первое здание с системой кондиционирования было по­ строено в 1922 г. в Лос-Анжелесе. Это был театр, оборудован­ ный установкой Карриера: воздух охлаждался холодильным аг­ регатом до температуры, при которой конденсация соответст­ вует заданной степени влажности. Затем он нагревался до нуж­ ной температуры. Воздух подавался через диффузоры в потол­ ке, а удалялся через решетки под сидениями. В 1928 г. ле Карбюзье построил административное здание с системой конди­ ционирования. Фреоны стали производиться с 1930 г., а исполь­ зоваться для охлаждения с 1934 г. С 1945 г. кондиционеры ста­ ли широко применяться в служебных зданиях. В 1948 г. был создан бытовой кондиционер.

10.1.9. Свет

Искусственный свет, появившийся с огнем, вместе с теплом способствовал великому переселению гоминидов в зону уме­ ренного климата. Свет от костра нарушал строгий ритм с две­ надцатичасовым периодом сна, соответствующим продолжи­ тельности тропической ночи.

Первый светильник - прообраз масляной лампы - изобрел доисторический человек, когда в круглую каменную чашу с медвежьим жиром поместил мох и поднес к нему огонь. Тогда же, очевидно, появились и лучины. Факел, пропитанный дег­ тем, маслом или жиром был первым уличным фонарем. У древ­ них римлян применялся глиняный горшок с маслом и волокни­ стым фитилем. Художники украшали светильники. В 1480 г. Леонардо да Винчи предложил установить над фитилем жестя­ ную трубу. Появилась тяга, повысилась яркость. В 1550 г. Джордано Кардано поместил резервуар с маслом выше пламе­ ни, так что масло стало подходить к горелкам под давлением. В

1756 г. парижский аптекарь Квинке заменил жестяную трубу стеклянной. В 1789 г. швейцарец Арганд закрыл все пламя лам­ повым стеклом с отверстием посередине. Он же свернул пло­ скую ленту, предложенную ранее французом Лежером в ци­ линдр. В 1836 г. Франшо приспособил для подачи масла по тонкой трубке к фитилю поршень с пружиной.

Первые свечи были сделаны из растопленного жира живот­ ных, залитого в пустой бамбук. В качестве фитиля в центре продергивалось растительное волокно. Сальные свечи изготав­ ливались в большом количестве цехами свечников. Восковые печи использовали только в церквях и дворцах. Традиция ис­ пользования свечей во время церковной службы идет, по край­ ней мере, от времен раннего христианства, нашедшего приют в римских катакомбах. В Виттенбергском храме, где служил Мар­ тин Лютер, ежегодно сгорало 35 750 фунтов восковых свечей. Во время одного праздника при дворе Августа Сильного было сожжено 14 000 восковых свечей. В 1818 г. Сименен и Манию в Париже изобрели стеарин, из которого стали изготавливать твердые свечи. С 1830 г. стали применяться разноцветные па­ рафиновые свечи.

Масляные лампы и свечи были основным источниками све­ та вплоть до середины XIX в. К этому времени из нефти научи­ лись получать керосин, который заменил масло в лампах. Пер­ вым применил керосин для освещения в 1847 г. химик Бинни из Манчестера (Англия). В 1855 г. наступила новая эра в освеще­ нии: американский химик Силлиман сконструировал первую керосиновую лампу, дававшую белый яркий свет. В 1891 г. Ау­ эр создал керосиновые калильные лампы в которых происходи­ ло накаливание смеси окиси церия и тория. Несколько позже стал применяться осмий.

Крупным достижением считается изобретение в 1815 г. английским химиком и физиком Дэви безопасной рудничной лампы с густой проволочной сеткой в ее верхней части. Следует отметить, что независимо от Дэви безопасную шахтерскую лампу создал английский изобретатель Джордж Стефенсон, изобретатель паровоза.

Крестьянские избы на Руси в XVII-XIX вв. с весны до осе­ ни вообще не освещались. Считалось, что с Пасхи до Покрова