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HISTOIRE DE LA TECHNOLOGIE, TECHNOLOGIE, OBJETS AUTOUR DE NOUS
Poudre. Histoire de l'invention et de la production
Annuaire / L'histoire de la technologie, de la technologie, des objets qui nous entourent La poudre à canon est un mélange explosif solide à plusieurs composants capable d'une combustion régulière en couches parallèles sans accès à l'oxygène de l'extérieur, libérant une grande quantité d'énergie thermique et de produits gazeux utilisés pour lancer des projectiles, propulser des fusées et à d'autres fins. La poudre à canon appartient à la classe des explosifs propulseurs. L'invention de la poudre à canon et sa diffusion en Europe ont eu d'énormes conséquences sur toute l'histoire ultérieure de l'humanité. Bien que les Européens aient été les derniers des peuples civilisés à apprendre à fabriquer ce mélange explosif, ce sont eux qui ont pu tirer le plus grand profit pratique de sa découverte. Le développement rapide des armes à feu et la révolution des affaires militaires sont les premières conséquences de la diffusion de la poudre à canon. Cela, à son tour, a entraîné de profonds changements sociaux: les chevaliers vêtus d'armures et leurs châteaux imprenables étaient impuissants devant le feu des canons et des arquebuses.
La société féodale reçut un coup dont elle ne pouvait plus se relever. En peu de temps, de nombreuses puissances européennes ont surmonté la fragmentation féodale et se sont transformées en puissants États centralisés. Il y a peu d'inventions dans l'histoire de la technologie qui conduiraient à des changements aussi grandioses et profonds. Avant que la poudre à canon ne soit connue en Occident, elle avait déjà une longue histoire en Orient et a été inventée par les Chinois. Le salpêtre est le composant le plus important de la poudre à canon. Dans certaines régions de Chine, il a été trouvé sous sa forme native et ressemblait à des flocons de neige qui saupoudraient le sol. Plus tard, on a découvert que le salpêtre se formait dans des zones riches en alcalis et en substances en décomposition (fournisseurs d'azote). En allumant un feu, les Chinois pouvaient observer des éclairs qui se produisaient lors de la combustion du salpêtre avec du charbon. Pour la première fois, les propriétés du salpêtre ont été décrites par le médecin chinois Tao Hong-jing, qui a vécu au tournant des Ve et VIe siècles. Depuis lors, il a été utilisé comme ingrédient dans certains médicaments. Les alchimistes l'utilisaient souvent lors de leurs expériences. Au VIIe siècle, l'un d'eux, Sun Si-miao, prépara un mélange de soufre et de salpêtre en y ajoutant quelques parts d'acacia. En chauffant ce mélange dans un creuset, il reçut soudain un violent éclair de flamme. Il a décrit cette expérience dans son traité Dan Ching. On pense que Sun Si-miao a préparé l'un des premiers échantillons de poudre à canon, qui n'avait cependant pas encore un fort effet explosif. Plus tard, la composition de la poudre à canon a été améliorée par d'autres alchimistes, qui ont expérimentalement établi ses trois composants principaux : le charbon, le soufre et le nitrate de potassium.
Les Chinois médiévaux ne pouvaient pas expliquer scientifiquement quel type de réaction explosive se produit lorsque la poudre à canon est enflammée, mais ils ont vite appris à l'utiliser à des fins militaires. Certes, dans leur vie, la poudre à canon n'a pas du tout eu cette influence révolutionnaire qu'elle a eue plus tard sur la société européenne. Cela s'explique par le fait que les maîtres préparent depuis longtemps un mélange de poudre à partir de composants non raffinés. Pendant ce temps, le salpêtre brut et le soufre contenant des impuretés étrangères n'ont pas donné un fort effet explosif. Pendant plusieurs siècles, la poudre à canon a été utilisée exclusivement comme agent incendiaire. Plus tard, lorsque sa qualité s'est améliorée, la poudre à canon a été utilisée comme explosif dans la fabrication de mines terrestres, de grenades à main et d'explosifs. Mais même après cela, pendant longtemps, ils n'ont pas deviné utiliser la puissance des gaz générés lors de la combustion de la poudre à canon pour lancer des balles ou des noyaux. Ce n'est qu'aux XIIe-XIIIe siècles que les Chinois ont commencé à utiliser des armes qui ressemblaient très vaguement à des armes à feu, mais ils ont inventé des pétards et des roquettes. Les Arabes et les Mongols ont appris le secret de la poudre à canon des Chinois. Dans le premier tiers du XIIIe siècle, les Arabes ont acquis une grande maîtrise de la pyrotechnie. Ils ont utilisé le salpêtre dans de nombreux composés, en le mélangeant avec du soufre et du charbon, en y ajoutant d'autres composants et en faisant des feux d'artifice d'une beauté incroyable. Des Arabes, la composition du mélange de poudre est devenue connue des alchimistes européens. L'un d'eux, Marc le Grec, a déjà écrit en 1220 une recette de poudre à canon dans son traité. 6 parts de salpêtre pour 1 part de soufre et 1 part de charbon. Plus tard, Roger Bacon a écrit assez précisément sur la composition de la poudre à canon. Cependant, une centaine d'années se sont écoulées avant que cette recette cesse d'être un secret. Cette deuxième découverte de poudre à canon est associée au nom d'un autre alchimiste, le moine fribourgeois Berthold Schwarz. Une fois, il a commencé à broyer un mélange broyé de salpêtre, de soufre et de charbon dans un mortier, à la suite de quoi une explosion s'est produite qui a brûlé la barbe de Berthold. Cette expérience ou une autre a donné à Berthold l'idée d'utiliser la puissance des gaz en poudre pour lancer des pierres. On pense qu'il a fabriqué l'une des premières pièces d'artillerie en Europe. Pour comprendre le principe de fonctionnement des armes à feu, il faut au moins en termes généraux imaginer quelles réactions chimiques se produisent dans la masse de poudre. Si la poudre était bien mélangée et correctement préparée, une seule étincelle suffisait à l'enflammer. Le fait est que lorsqu'il est chauffé au-dessus de 300 degrés, le salpêtre a commencé à libérer son oxygène et l'a donné à des substances mélangées avec lui, c'est-à-dire qu'il les a oxydées ou brûlées. Le charbon dans la poudre à canon jouait le rôle de combustible, fournissant le volume requis de produits gazeux à haute température. Compte tenu de cela, le salpêtre et le charbon formaient déjà à eux seuls un explosif. Le soufre a été ajouté car il contribuait à la formation de plus de chaleur et facilitait l'allumage de la poudre à canon (le soufre s'enflammait déjà à 250 degrés et le charbon uniquement à 350). Dès que le feu apparaissait dans une partie quelconque de ce mélange, la combustion se propageait avec une vitesse extraordinaire, car, une fois allumée, elle ne demandait plus d'air et formait une grande quantité de gaz à haute température. Les gaz avec une grande force se sont dilatés dans toutes les directions, formant un effet explosif. Ainsi, la combustion se propage également à l'intérieur du mélange et à sa surface. La réaction qui se produit lors de la combustion de la poudre à canon peut être décrite approximativement par la formule suivante :
où K2S est le résidu solide de combustion, et CO2 et N2 sont des gaz. La composition classique de la poudre à canon: salpêtre - 75%, charbon - 15%, soufre - 10%. Cette composition a donné le rendement le plus élevé de gaz. Mais même ici, seulement environ 40% de la masse de poudre y circulait. Le reste était constitué de produits de combustion solides. Ils se déposaient sous forme de suie ou s'arrachaient lors du tir sous forme d'épais nuages de fumée. Peu de temps après la découverte de Berthold Schwartz, la poudre à canon était déjà largement utilisée et fabriquée dans les coins les plus reculés d'Europe. Chacun des composants du mélange a nécessité une préparation spéciale. Le charbon pour la poudre à canon était obtenu en brûlant un aulne dans des cornues en fer spéciales sans accès à l'air. Le soufre natif a été débarrassé des impuretés par fusion. Le salpêtre a été importé de l'est pendant un certain temps. Puis ils ont découvert qu'il peut être obtenu artificiellement si les conditions appropriées sont créées. Depuis la fin du XIVe siècle, la production de salpêtre s'est implantée en Italie et en Allemagne. Il était extrait des parois des caves, préalablement humectées d'une solution de salpêtre, ou de tuyaux remplis de tartre, de chaux, de sel et d'urine de personnes buvant du vin. Le salpêtre obtenu est précipité avec du vin et du vinaigre. C'était le composant le plus cher. Par conséquent, ils ont essayé d'extraire le salpêtre même de la poudre à canon gâtée et trempée. Pour ce faire, la poudre à canon était bouillie dans du vinaigre. Au cours de cette opération, le charbon a flotté, le soufre a précipité et le salpêtre s'est dissous. Ensuite, il a été évaporé de la solution. La qualité de la poudre à canon dépendait en grande partie de la façon dont le mélange complet et uniforme de ses éléments constitutifs avait lieu. Pour que les substances se mélangent mieux, elles ont été soumises à un fort broyage. La poudre à canon était à l'origine une fine poudre farineuse. Il n'était pas pratique de l'utiliser, car lors du chargement des fusils et des arquebuses, la pulpe de poudre collait aux parois du canon. Enfin, on a remarqué que la poudre sous forme de morceaux était beaucoup plus pratique - elle était facilement chargée et, lorsqu'elle était allumée, dégageait plus de gaz (2 livres de poudre en morceaux donnaient un effet plus important que 3 livres de pulpe). Dans le premier quart du XVe siècle, pour plus de commodité, ils ont commencé à utiliser de la poudre à canon de céréales, qui était obtenue en roulant de la pulpe de poudre (avec de l'alcool et d'autres impuretés) en pâte, qui était ensuite passée à travers un tamis. Pour que les grains ne s'effilochent pas pendant le transport, ils ont appris à les polir. Pour ce faire, ils ont été placés dans un tambour spécial, au cours de la rotation duquel les grains se sont heurtés et frottés les uns contre les autres et compactés. Après traitement, leur surface est devenue lisse et brillante. Auteur : Ryzhov K.V.
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