Источники света
Примечание: Для удобства современного читателя «яти» заменены на «е», «i» на «и» и убраны твердые знаки, остальная орфография сохранена.
ГЛАВА I.
Свет при горении.
Лучина, масляная и керосиновая лампа. — Маканныя, литыя и прессованныя свечи. — Сравнение яркости источников света. — Ацетиленовое освещение; свет магния.
Во времена пещернаго периода человеческаго существования, когда постепенно охладевший климат Европы загнал наших первобытных предков в эти примитивныя его обиталища, единственным источником искусственнаго света был свет очага, на котором готовилась пища и который нагревал воздух пещеры в холодные осенние и зимние дни.
Свет этого очага был красным, и зрительныя впечатления тысяч поколений людей оставили неизгладимый след в зрительном органе их отдаленных потомков. Нам и сейчас еще всякий белый искусственный свет, зажженный вечером, кажется синеватым; таков, например, свет спиртокалильных ламп или электрических лампочек накаливания. Однако и более белый искусственный свет уже был знаком нашим древним предкам; они не могли не заметить, как ярко и светло вспыхивали на очаге сухия, смолистыя ветви и кора хвойных деревьев. Века проходили за веками, первобытный полу-зверь, полу-человек шаг за шагом достигал все более и более высоких ступеней культуры. Из естественных пещер и расщелин перенес он свое обиталище в деревянные и каменные хижины и дома, отделил источники света от источников тепла; появился первый материал для освещения — сухая лучина, появились и первые осветительные приборы, железные зажимы для ея закрепления в положении, удобном для горения.
В глухих местах Европы освещение лучиной держалось до наших дней, еще в средние века оно было единственным источником света даже в рыцарских замках (см. на рис. 87 изображение такого прибора) и королевских дворцах. Не надо думать, что это освещение было слишком скудным: 15-20 таких источников света, яркостью до 50 свечей каждый, освещали большую залу почти так же светло, как электрическия лампы наших дней, — но они требовали постояннаго наблюдения, целаго штата слуг, вовремя сменяющих быстро сгорающия лучины, и очень портили воздух помещений продуктами горения. Следующим шагом вперед в деле освещения было изготовление искусственных факелов, пропитываемых дегтем, смолой или жиром.
Мы не знаем ни времени, ни народа, впервые их применившаго, как не знаем и первых изобретателей ламп. Первоначально лампами служили просто глиняныя плошки, в которых сжигались жиры и масло, давая при своем горении массу копоти и распространяя запах.
У древних римлян мы уже находим глиняныя лампы (см. рис. 88) специально приспособленныя для медленнаго сожжения масла при помощи фитиля. С течением времени эти лампы приобретают все более и более изящную внешность; для них устраиваются особыя подставки „лампадарии, над отделкой и украшением которых с любовью трудятся художники и ювелиры (см. рис. 89).
Проходят века, меняются внешнии виды ламп, но сущность их конструкции остается неизменной. Чуть ли не на протяжении трех тысяч лет никому не приходит в голову усилить яркость горения лампы, увеличив тягу воздуха над фитилем. Первый прообраз современнаго ламповаго стекла, — жестяная труба над фитилем, — одно из многочисленных изобретений гениально одареннаго художника и инженера, великаго Леонардо- да-Винчи. Оно было сделано им в 1480 году. Следующий шаг вперед в развитии конструкции ламп принадлежит известному Иерониму Карданусу, который для лучшаго пропитывания фитиля маслом поместил резервуар выше горелки, так что масло втекало в нее под напором.
Более ста лет после того в лампах не происходит других изменений, они лишь постепенно демократизируются, проникая в жилища беднаго люда, в то время как во дворцах и храмах появляются первыя, дорогия восковыя свечи. Тем временем делает громадные успехи стеклянное производство; изделия из стекла не только перестают цениться на вес золота, но вытесняют изделия из других материалов. И вот в 1756 году парижскому аптекарю Квинке приходит удачная мысль заменить жестяную трубу над светильней стеклянным цилиндром; но этот цилиндр еще не прикрывает всего пламени, он опущен над ним лишь наполовину. В 1789 году Аргант, составивший себе почетное имя в истории развития техники освещения, совершенно прикрывает пламя стеклом, делая отверстие для воздуха ниже его, в самой горелке. Еще через год француз Карсель устраивает лампу с часовым механизмом, равномерно накачивающим масло в резервуаре. Благодаря равномерности силы света этой лампы, оно служило некоторое время ученым физикам для сравнения яркости других источников света. Вскоре вытесненная из практики другими системами, она была совершенно забыта и лишь в наши дни опять получила применение в гигантских маячных лампах, горелки которых имеют до фута в диаметре и которыя питаются керосином.
Другое весьма важное улучшение в ламповых горелках, — замена сплошного круглаго фитиля сначала плоским (1753 г.), а затем кольцеобразным (1790 г.), — было сделано уже упомянутыми выше Аргантом и Легером. Обе эти формы, как и механическое передвижение фитиля винтом, остались неизменными и в современных керосиновых лампах.
Наполнялись тогдашния лампы по прежнему растительным, сурепным маслом медленно всасывающимся в фитиль, что и вызвало приспособления Кордануса и Карселя, замененныя в 1836 году особым модератором Франкота (см. рис. 90), в котором с помощью спирально согнутой пружины, оканчивающейся плоским кружком, расположенным на поверхности масла в резервуаре, последнее вследствии этого сдавливалось, благодаря чему оно более или менее равномерно всасывалось в фитиль.
Лампа с модератором в свое время вызвала шумный успех, быстро распространившись из Парижа по цивилизованным странам. В романах сороковых годов минувшаго века читатель зачастую может встретить упоминание о такой лампе в будуаре героини или в кабинете героя. Действительно, лампа Карселя с ея сложным механизмом была доступна лишь немногим, а изобретение Франкота, дававшее ровный, немигающий свет, позволяло пользоваться им и среднему классу.
С этих пор техника освещения начинает быстро идти вперед, и в первой же половине XIX века на рынок выпускается целый ряд новых систем горелок все с новыми и новыми улучшениями, не представляющими, однако, чего-либо крупнаго, достойнаго упоминания. Единственно, о чем стоит сказать, это об изобретенном в 1848 году Франкенштейном кружке, устанавливаемом горизонтально над фитилемь аргантовой горелки (см. рис. 91), значительно увеличивающем светящую поверхность пламени и сохранившемся до наших дней. Улучшением химической очистки растительных масел, введением различных сортов последняго постепенно увеличивали яркость пламени и так дошли до 1855 года, составившаго новую эру в осветительной технике.
В этом году американский химик Силлиман подарил миру первую керосиновую лампу.
Не скажем, чтобы она сразу значительно превзошла достоинство масляных ламп: понадобились еще годы постепеннаго приспособления установившагося типа горелок для новаго материала, понадобилось немало трудов и для улучшения качеств последняго, для полной очистки его от тяжелых, сильно коптящих примесей. Только в конце 70-х и начале 80-х годов были окончательно выработаны конструкции керосиновых ламп, дававшия ровный, не коптящий свет, горящия без запаха и имеющия яркость до 50 свечей. Дешевыя, так называемыя кухонныя, керосиновыя лампы, правда, не отличающияся указанными достоинствами, нашли самое широкое распространение, проникнув в наиболее отдаленныя глухия места.
Несмотря на сильную конкуренцию газоваго и электрическаго освещения, освещение керосином не только все еще является наиболее обычным, но в последнее время, как увидим далее, вступило в новый фазис своего развития. Нам еще предстоит вернуться к нему, когда мы будем говорить о тех способах освещения, в которых пользуются лишь высокой температурой накаленных до бела тел, а не их горением. Теперь же перейдем к описанию еще одного способа получения света, основаннаго именно на последнем процессе.
В римских катакомбах во времена первых христиан факел претерпел своеобразную эволюцию, превратившись в свечу. Сначала пучки смолистых ветвей заменились прядями пакли пропитанной жиром; затем прядь из волокон утоньшилась, стала фитилем, а горючее жирное вещество, облеплявшее фитиль снаружи, образовало самое свечу. Такая форма сожжения твердых жиров и воска давала большую экономию горючаго материала, сгоравшаго небольшим спокойным пламенем. Современное применение восковых свечей в храмах имеет преемственную связь с таковым их происхождением. Восковыя свечи, помимо храмов, были доступны лишь богачам, у которых они, между прочим, благодаря равномерности сгорания, служили, как средство для измерения времени. Бедняки же довольствовались сальными свечами с их тусклым и
коптящим пламенем,вошедшим в широкое употребление в XII веке. Только в XV столетии светильня из пакли была заменена нитяным фитилем. Свечи делались так называемыя маканныя, для чего фитиль многократно погружался в растопленное сало, с каждым разом покрываясь все более толстым слоем последняго. Наш рисунок 92 представляет копию старинной германской гравюры, изображающей мастерскую маканных свечей в XVIII столетии; на ней мы видим самый процесс вмакивания в растопленное сало 27 светилен одновременно, отвердевание ранее обмакнутых свечей и вычерпывание растопленнаго сала из котла помощником мастера.
По-видимому, такая несложная операция, однако, требовала известнаго навыка; растопленное сало не должно быть особенно горячим, — иначе оно будет стекать со светильни, — но и не слишком холодным, так как в этом случае пристанет кусками. С ХVII века свечи стали отливать сначала в жестяныя и стеклянныя формы, а затем, по предложению Фрейтона, в оловянныя. Формы В (см. рис. 93) вставляют вертикально в деревянныя рамы А, продергивают через них фитиль D и наливают растопленный горючий материал в уширение С.
Свечи, полученныя этим способом, называют литыми. В начале XVIII столетия появились спермацетовыя свечи из жира кашалотов, а в 1830 году — параффиновыя.
Это вещество открыто Рейхенбахом и представляет углеводород, добываемый из нефтяных остатков. Одно время, в 50-х годах, параффиновыя свечи получили, было широкое распространение, в особенности благодаря способности параффина принимать в расплавленном состоянии какую угодно окраску многочисленными красящими веществами и сохранять его при застывании.
В то время у богатых людей явилось особым шиком освещать свои квартиры в парадных случаях розовыми, голубыми, красными и пр. свечами; этот обычай и сейчас еще сохранился при освещении рождественских елок, только свечи для этой цели делают тонкими, а параффин заменен более дешевым церезином, — горным воском.
Церезин введен в практику свечного производства с 1839 года и представляет минеральное вещество, близкое по составу к окислившейся нефти; находится он, между прочим, у нас, около города Красноводска, на острове Челекене, а в больших количествах добывается в Галиции близ гор. Борислава. Возрастание стоимости пчелинаго воска повело в настоящее время к замене церковных восковых свечей в значительной части церезиновыми.
Важное открытие французскаго химика Шевреля, выделившаго в 1825 году твердый стеарин из животнаго жира, дало новый прекрасный материал для изгоговления свечей, окончательно вошедших в практику с 1847 года.
Стеарин позволяет готовить свечи прессованием в холодном состоянии, что значительно увеличивает продуктивность работы. Рисунок 94 наглядно показывает, насколько большее количество свечей может сделать один человек в настоящее время по сравнению с прошлым.
Весьма существенную роль в каждой свече играет светильня и отношение ея диаметра к диаметру свечи в зависимости от материла последней. Сальныя свечи наших дедов требовали периодической операции — снимания нагара; для этой цели применялись особо устроенные щипцы.
Светильня современных стеариновых свечей делается плетеной, так что при горении она изгибается, выступает во внешнюю часть пламени, богатую кислородом, и здесь сгорает.
По мере увеличения числа источников света и разнообразия их конструкции возрастала разность степени их яркости. Наступило время, когда понадобилось уметь сравнивать силу света свечей и ламп, а, следовательно, явилась необходимость в установлении единицы света.
Необходимо заметить, что непосредственно глазом мы не можем судить о степени яркости источника света. Яркий прямой свет болезненно действует на зрительный нерв, и организм реагирует на это раздражение, уменьшая отверстие зрачка, а так как, кроме того, степень освещения зависит не только от силы света, но в еще большей мере от разстояния освещенной поверхности от источника света, то для сравнения яркости, напр., свечи и лампы, сравнивают степень освещения ими какой-либо поверхности.
Приборы, служащие для этой цели, так называемые фотометры, устраивают весьма различно. Простейший из них, предложенный в 1841 году Бунзеном, состоит из куска картона с масляным пятном посредине; сравниваемые источники света ставят один впереди, другой сзади картона: если первый источник ярче, масляное пятно будет казаться наблюдателю темнее окружающаго фона; если же, наоборот, он слабее, то пятно окажется более светлым, чем остальная поверхность картона. Передвигая источники света по направлению к картону и от него, можно добиться такого их положения, при котором пятно перестанет быть заметным; значит, освещение его будет с обеих сторон одинаково. Положим, что свечу при этом пришлось в пять раз ближе придвинуть к картону, чем лампу. Физика нас учит, что сила освещения обратно пропорциональна квадрату (второй степени) разстояния; следовательно, лампа в этом случае будет не в пять, а в 52 раз, т. е. в 25 раз сильнее свечи. За единицу света предлагали различные его источники, как-то: лампа Карселя и других конструкторов; спермацетовая свеча определенных веса и размеров; количество света, излучаемое одним квадр. сант. расплавленной платины в момент ея отвердевания (единица Виоля) и др. В практику, как единица освещения, вошла величина люкс, — степень освещения на разстоянии одного метра 1/20 единицы Виоля. Такое количество света (приблизительно) дает лампа Гефнер-Альтенека, или четвериковая стеариновая свеча. Лампа Гефнера, предложенная в 1884 году, наполняется горючим веществом определеннаго химическаго состава (амил-ацетат) и должна иметь определенные размеры фитиля, горелки и пламени. Столовая керосиновая лампа на разстоянии ¾ - 1-го метра освещает страницы читаемой нами книги с силою от 30—50 люксов; наши же деды, все семейство которых собиралось около 1—2 сальных свеч, довольствовались, следовательно, освещением, в 10 раз меньшим. Для защиты глаз от вреднаго непосредственнаго действия яркаго света его прикрывают разнообразно приспособленными колпаками и абажурами матовыми или молочно белыми, которые, помимо этого, еще сосредоточивают свет в определенном направлении.
Степень яркости света, излучаемаго горящим телом, зависит от состава продуктов горения. То, что мы называем пламенем, есть вихрь микроскопически малых раскаленных частиц уносимых вверх током горячаго воздуха. Как известно, пламя горящей свечи состоит из трех конусов, из которых только средний светит ярко, а внутренний и тонкий наружный почти не светящие. Это происходит оттого, что внутри пламени нет достаточнаго количества кислорода, чтобы произвести сгорание выделяемых продуктов; они раскаливаются и ярко светят лишь в следующем конусе, сгорая окончательно в газы и водяной пар в наружном, опять уже не светящемся, конусе. При недостаточном притоке воздуха к горящему телу в наружной оболочке пламени часть раскаленных частичек охлаждается, не успев сгореть; пламя при этом коптит, выделяя сажу. Наоборот, излишний воздух повышает температуру горения, так что частички горючаго материала сгорают сразу, давая конечные продукты горения.
Все перечисленныя нами выше вещества, применяемыя для освещения, состоят, главным образом, из углерода и водорода; чем в них больше перваго, тем ярче они горят; чем больше второго, тем выше температура пламени. Одним из горючих веществ, наиболее богатым горючим материалом, является газ ацетилен, известный химикам еще с 1839 года. Этот тяжелый углеводород получается в больших количествах весьма интересным путем: действием воды на твердый кальций-карбид (соединение металла кальция, окись котораго представляет всем известную известь, и углерода). Последнее соединение было впервые изготовлено еще в 1862 году известным германским химиком Веллером, — но только в конце минувшаго века, благодаря введению в заводскую практику электрических печей, его стали готовить в большом количестве, сплавляя кокс с известью. При действии воды на карбид происходит взаимное разложение обоих тел, причем кислород воды соединяется с кальцием обратно в известь, а водород с углеродом дает ацетилен. Ацетилен горит при достаточном притоке воздуха в специально устроенных горелках пламенем, яркость котораго не уступаеть электрическому свету, благодаря раскаливанию до бела твердаго продукта горения частичек извести. Было выработано два типа приборов для получения ацетилена из карбида и сожжения его: в одних на карбид по капле протекает вода, в других, наоборот, кусочки карбида падают автоматически один за другим в сравнительно большое количество воды. Приборы перваго типа еще и сейчас применяются в автомобильных, велосипедных и экипажных фонарях; приборы второго типа, как, например, изображенный на рис. 95, применялись в качестве более яркаго источника света, успешно конкурируя даже с электрическим освещением, но в последнее время почти вытеснены керосино- и спирто-калильным освещением, о которых речь будет впереди.
Устройство переноснаго ацетиленоваго фонаря все же настолько интересно, что мы не обойдем его молчанием. На нашем рисунке буквой R обозначен прочный железный бак, над которым на высокой металлической стойке, служащей трубой для отвода получаемаго ацетилена, укреплена горелка для сожжения последняго. Карбид в количестве, достаточном для продолжительнаго действия прибора, засыпается во вместилище Р, ацетилен, выделяющийся при соприкосновении с водой, налитой в цилиндр R, по трубе Е идет в горелку, а избыток его, когда нужно потушить фонарь, вытесняет воду из внутренняго цилиндра G и тем самым прекращает дальнейшую реакцию. Если вновь понадобится зажечь фонарь, то достаточно лишь открыть кран, расположенный над трубой Е. При этом газ опять потечет в торелку, а на его место в цилиндр R войдет вода, разлагая новую порцию карбида.
Ацетиленовое освещение при всехь его достоинствах обладает одним крупным недостатком — большой опасностью. В смеси с воздухом ацетилен образует взрывчатую смесь, благодаря чему неоднократно происходили взрывы как самих осветительных аппаратов, так и в тех помещениях, куда случайно проникал газ из резервуара.
Чтобы покончить с источниками света, излучаемаго при горении, надо еще указать на лампы для горения магния, применяемыя исключительно для вечерняго фотографирования и прежния газовыя горелки. О добывании и применении светильнаго газа мы уже говорили выше. Применение его в целях освещения непосредственно пламенем горящаго газа держалось до 1891 года, но обходилось не дешево, так как газ надо было получать богатый тяжелыми углеводородами, сгорающими ярким пламенем; а такого газа получается из угля гораздо меньше, чем беднаго тяжелыми улеводородами, горящаго бледным пламенем. К концу 80-х годов казалось, что газовое освещение должно отнести в область истории, — но, как увидим в следующей главе, благодаря одному небольшому усовершенствованию, оно получило могущественное орудие в борьбе с своим сильным конкурентом — электрическим светом.
Во времена пещернаго периода человеческаго существования, когда постепенно охладевший климат Европы загнал наших первобытных предков в эти примитивныя его обиталища, единственным источником искусственнаго света был свет очага, на котором готовилась пища и который нагревал воздух пещеры в холодные осенние и зимние дни.
Свет этого очага был красным, и зрительныя впечатления тысяч поколений людей оставили неизгладимый след в зрительном органе их отдаленных потомков. Нам и сейчас еще всякий белый искусственный свет, зажженный вечером, кажется синеватым; таков, например, свет спиртокалильных ламп или электрических лампочек накаливания. Однако и более белый искусственный свет уже был знаком нашим древним предкам; они не могли не заметить, как ярко и светло вспыхивали на очаге сухия, смолистыя ветви и кора хвойных деревьев. Века проходили за веками, первобытный полу-зверь, полу-человек шаг за шагом достигал все более и более высоких ступеней культуры. Из естественных пещер и расщелин перенес он свое обиталище в деревянные и каменные хижины и дома, отделил источники света от источников тепла; появился первый материал для освещения — сухая лучина, появились и первые осветительные приборы, железные зажимы для ея закрепления в положении, удобном для горения.
В глухих местах Европы освещение лучиной держалось до наших дней, еще в средние века оно было единственным источником света даже в рыцарских замках (см. на рис. 87 изображение такого прибора) и королевских дворцах. Не надо думать, что это освещение было слишком скудным: 15-20 таких источников света, яркостью до 50 свечей каждый, освещали большую залу почти так же светло, как электрическия лампы наших дней, — но они требовали постояннаго наблюдения, целаго штата слуг, вовремя сменяющих быстро сгорающия лучины, и очень портили воздух помещений продуктами горения. Следующим шагом вперед в деле освещения было изготовление искусственных факелов, пропитываемых дегтем, смолой или жиром.Мы не знаем ни времени, ни народа, впервые их применившаго, как не знаем и первых изобретателей ламп. Первоначально лампами служили просто глиняныя плошки, в которых сжигались жиры и масло, давая при своем горении массу копоти и распространяя запах.
У древних римлян мы уже находим глиняныя лампы (см. рис. 88) специально приспособленныя для медленнаго сожжения масла при помощи фитиля. С течением времени эти лампы приобретают все более и более изящную внешность; для них устраиваются особыя подставки „лампадарии, над отделкой и украшением которых с любовью трудятся художники и ювелиры (см. рис. 89).
Проходят века, меняются внешнии виды ламп, но сущность их конструкции остается неизменной. Чуть ли не на протяжении трех тысяч лет никому не приходит в голову усилить яркость горения лампы, увеличив тягу воздуха над фитилем. Первый прообраз современнаго ламповаго стекла, — жестяная труба над фитилем, — одно из многочисленных изобретений гениально одареннаго художника и инженера, великаго Леонардо- да-Винчи. Оно было сделано им в 1480 году. Следующий шаг вперед в развитии конструкции ламп принадлежит известному Иерониму Карданусу, который для лучшаго пропитывания фитиля маслом поместил резервуар выше горелки, так что масло втекало в нее под напором. Более ста лет после того в лампах не происходит других изменений, они лишь постепенно демократизируются, проникая в жилища беднаго люда, в то время как во дворцах и храмах появляются первыя, дорогия восковыя свечи. Тем временем делает громадные успехи стеклянное производство; изделия из стекла не только перестают цениться на вес золота, но вытесняют изделия из других материалов. И вот в 1756 году парижскому аптекарю Квинке приходит удачная мысль заменить жестяную трубу над светильней стеклянным цилиндром; но этот цилиндр еще не прикрывает всего пламени, он опущен над ним лишь наполовину. В 1789 году Аргант, составивший себе почетное имя в истории развития техники освещения, совершенно прикрывает пламя стеклом, делая отверстие для воздуха ниже его, в самой горелке. Еще через год француз Карсель устраивает лампу с часовым механизмом, равномерно накачивающим масло в резервуаре. Благодаря равномерности силы света этой лампы, оно служило некоторое время ученым физикам для сравнения яркости других источников света. Вскоре вытесненная из практики другими системами, она была совершенно забыта и лишь в наши дни опять получила применение в гигантских маячных лампах, горелки которых имеют до фута в диаметре и которыя питаются керосином.
Другое весьма важное улучшение в ламповых горелках, — замена сплошного круглаго фитиля сначала плоским (1753 г.), а затем кольцеобразным (1790 г.), — было сделано уже упомянутыми выше Аргантом и Легером. Обе эти формы, как и механическое передвижение фитиля винтом, остались неизменными и в современных керосиновых лампах.
Наполнялись тогдашния лампы по прежнему растительным, сурепным маслом медленно всасывающимся в фитиль, что и вызвало приспособления Кордануса и Карселя, замененныя в 1836 году особым модератором Франкота (см. рис. 90), в котором с помощью спирально согнутой пружины, оканчивающейся плоским кружком, расположенным на поверхности масла в резервуаре, последнее вследствии этого сдавливалось, благодаря чему оно более или менее равномерно всасывалось в фитиль.Лампа с модератором в свое время вызвала шумный успех, быстро распространившись из Парижа по цивилизованным странам. В романах сороковых годов минувшаго века читатель зачастую может встретить упоминание о такой лампе в будуаре героини или в кабинете героя. Действительно, лампа Карселя с ея сложным механизмом была доступна лишь немногим, а изобретение Франкота, дававшее ровный, немигающий свет, позволяло пользоваться им и среднему классу.
С этих пор техника освещения начинает быстро идти вперед, и в первой же половине XIX века на рынок выпускается целый ряд новых систем горелок все с новыми и новыми улучшениями, не представляющими, однако, чего-либо крупнаго, достойнаго упоминания. Единственно, о чем стоит сказать, это об изобретенном в 1848 году Франкенштейном кружке, устанавливаемом горизонтально над фитилемь аргантовой горелки (см. рис. 91), значительно увеличивающем светящую поверхность пламени и сохранившемся до наших дней. Улучшением химической очистки растительных масел, введением различных сортов последняго постепенно увеличивали яркость пламени и так дошли до 1855 года, составившаго новую эру в осветительной технике.
В этом году американский химик Силлиман подарил миру первую керосиновую лампу.
Не скажем, чтобы она сразу значительно превзошла достоинство масляных ламп: понадобились еще годы постепеннаго приспособления установившагося типа горелок для новаго материала, понадобилось немало трудов и для улучшения качеств последняго, для полной очистки его от тяжелых, сильно коптящих примесей. Только в конце 70-х и начале 80-х годов были окончательно выработаны конструкции керосиновых ламп, дававшия ровный, не коптящий свет, горящия без запаха и имеющия яркость до 50 свечей. Дешевыя, так называемыя кухонныя, керосиновыя лампы, правда, не отличающияся указанными достоинствами, нашли самое широкое распространение, проникнув в наиболее отдаленныя глухия места.
Несмотря на сильную конкуренцию газоваго и электрическаго освещения, освещение керосином не только все еще является наиболее обычным, но в последнее время, как увидим далее, вступило в новый фазис своего развития. Нам еще предстоит вернуться к нему, когда мы будем говорить о тех способах освещения, в которых пользуются лишь высокой температурой накаленных до бела тел, а не их горением. Теперь же перейдем к описанию еще одного способа получения света, основаннаго именно на последнем процессе.
В римских катакомбах во времена первых христиан факел претерпел своеобразную эволюцию, превратившись в свечу. Сначала пучки смолистых ветвей заменились прядями пакли пропитанной жиром; затем прядь из волокон утоньшилась, стала фитилем, а горючее жирное вещество, облеплявшее фитиль снаружи, образовало самое свечу. Такая форма сожжения твердых жиров и воска давала большую экономию горючаго материала, сгоравшаго небольшим спокойным пламенем. Современное применение восковых свечей в храмах имеет преемственную связь с таковым их происхождением. Восковыя свечи, помимо храмов, были доступны лишь богачам, у которых они, между прочим, благодаря равномерности сгорания, служили, как средство для измерения времени. Бедняки же довольствовались сальными свечами с их тусклым и
коптящим пламенем,вошедшим в широкое употребление в XII веке. Только в XV столетии светильня из пакли была заменена нитяным фитилем. Свечи делались так называемыя маканныя, для чего фитиль многократно погружался в растопленное сало, с каждым разом покрываясь все более толстым слоем последняго. Наш рисунок 92 представляет копию старинной германской гравюры, изображающей мастерскую маканных свечей в XVIII столетии; на ней мы видим самый процесс вмакивания в растопленное сало 27 светилен одновременно, отвердевание ранее обмакнутых свечей и вычерпывание растопленнаго сала из котла помощником мастера.
По-видимому, такая несложная операция, однако, требовала известнаго навыка; растопленное сало не должно быть особенно горячим, — иначе оно будет стекать со светильни, — но и не слишком холодным, так как в этом случае пристанет кусками. С ХVII века свечи стали отливать сначала в жестяныя и стеклянныя формы, а затем, по предложению Фрейтона, в оловянныя. Формы В (см. рис. 93) вставляют вертикально в деревянныя рамы А, продергивают через них фитиль D и наливают растопленный горючий материал в уширение С.
Свечи, полученныя этим способом, называют литыми. В начале XVIII столетия появились спермацетовыя свечи из жира кашалотов, а в 1830 году — параффиновыя.
Это вещество открыто Рейхенбахом и представляет углеводород, добываемый из нефтяных остатков. Одно время, в 50-х годах, параффиновыя свечи получили, было широкое распространение, в особенности благодаря способности параффина принимать в расплавленном состоянии какую угодно окраску многочисленными красящими веществами и сохранять его при застывании.
В то время у богатых людей явилось особым шиком освещать свои квартиры в парадных случаях розовыми, голубыми, красными и пр. свечами; этот обычай и сейчас еще сохранился при освещении рождественских елок, только свечи для этой цели делают тонкими, а параффин заменен более дешевым церезином, — горным воском.
Церезин введен в практику свечного производства с 1839 года и представляет минеральное вещество, близкое по составу к окислившейся нефти; находится он, между прочим, у нас, около города Красноводска, на острове Челекене, а в больших количествах добывается в Галиции близ гор. Борислава. Возрастание стоимости пчелинаго воска повело в настоящее время к замене церковных восковых свечей в значительной части церезиновыми.
Важное открытие французскаго химика Шевреля, выделившаго в 1825 году твердый стеарин из животнаго жира, дало новый прекрасный материал для изгоговления свечей, окончательно вошедших в практику с 1847 года.
Стеарин позволяет готовить свечи прессованием в холодном состоянии, что значительно увеличивает продуктивность работы. Рисунок 94 наглядно показывает, насколько большее количество свечей может сделать один человек в настоящее время по сравнению с прошлым.Весьма существенную роль в каждой свече играет светильня и отношение ея диаметра к диаметру свечи в зависимости от материла последней. Сальныя свечи наших дедов требовали периодической операции — снимания нагара; для этой цели применялись особо устроенные щипцы.
Светильня современных стеариновых свечей делается плетеной, так что при горении она изгибается, выступает во внешнюю часть пламени, богатую кислородом, и здесь сгорает.
По мере увеличения числа источников света и разнообразия их конструкции возрастала разность степени их яркости. Наступило время, когда понадобилось уметь сравнивать силу света свечей и ламп, а, следовательно, явилась необходимость в установлении единицы света.
Необходимо заметить, что непосредственно глазом мы не можем судить о степени яркости источника света. Яркий прямой свет болезненно действует на зрительный нерв, и организм реагирует на это раздражение, уменьшая отверстие зрачка, а так как, кроме того, степень освещения зависит не только от силы света, но в еще большей мере от разстояния освещенной поверхности от источника света, то для сравнения яркости, напр., свечи и лампы, сравнивают степень освещения ими какой-либо поверхности.
Приборы, служащие для этой цели, так называемые фотометры, устраивают весьма различно. Простейший из них, предложенный в 1841 году Бунзеном, состоит из куска картона с масляным пятном посредине; сравниваемые источники света ставят один впереди, другой сзади картона: если первый источник ярче, масляное пятно будет казаться наблюдателю темнее окружающаго фона; если же, наоборот, он слабее, то пятно окажется более светлым, чем остальная поверхность картона. Передвигая источники света по направлению к картону и от него, можно добиться такого их положения, при котором пятно перестанет быть заметным; значит, освещение его будет с обеих сторон одинаково. Положим, что свечу при этом пришлось в пять раз ближе придвинуть к картону, чем лампу. Физика нас учит, что сила освещения обратно пропорциональна квадрату (второй степени) разстояния; следовательно, лампа в этом случае будет не в пять, а в 52 раз, т. е. в 25 раз сильнее свечи. За единицу света предлагали различные его источники, как-то: лампа Карселя и других конструкторов; спермацетовая свеча определенных веса и размеров; количество света, излучаемое одним квадр. сант. расплавленной платины в момент ея отвердевания (единица Виоля) и др. В практику, как единица освещения, вошла величина люкс, — степень освещения на разстоянии одного метра 1/20 единицы Виоля. Такое количество света (приблизительно) дает лампа Гефнер-Альтенека, или четвериковая стеариновая свеча. Лампа Гефнера, предложенная в 1884 году, наполняется горючим веществом определеннаго химическаго состава (амил-ацетат) и должна иметь определенные размеры фитиля, горелки и пламени. Столовая керосиновая лампа на разстоянии ¾ - 1-го метра освещает страницы читаемой нами книги с силою от 30—50 люксов; наши же деды, все семейство которых собиралось около 1—2 сальных свеч, довольствовались, следовательно, освещением, в 10 раз меньшим. Для защиты глаз от вреднаго непосредственнаго действия яркаго света его прикрывают разнообразно приспособленными колпаками и абажурами матовыми или молочно белыми, которые, помимо этого, еще сосредоточивают свет в определенном направлении.
Степень яркости света, излучаемаго горящим телом, зависит от состава продуктов горения. То, что мы называем пламенем, есть вихрь микроскопически малых раскаленных частиц уносимых вверх током горячаго воздуха. Как известно, пламя горящей свечи состоит из трех конусов, из которых только средний светит ярко, а внутренний и тонкий наружный почти не светящие. Это происходит оттого, что внутри пламени нет достаточнаго количества кислорода, чтобы произвести сгорание выделяемых продуктов; они раскаливаются и ярко светят лишь в следующем конусе, сгорая окончательно в газы и водяной пар в наружном, опять уже не светящемся, конусе. При недостаточном притоке воздуха к горящему телу в наружной оболочке пламени часть раскаленных частичек охлаждается, не успев сгореть; пламя при этом коптит, выделяя сажу. Наоборот, излишний воздух повышает температуру горения, так что частички горючаго материала сгорают сразу, давая конечные продукты горения.
Все перечисленныя нами выше вещества, применяемыя для освещения, состоят, главным образом, из углерода и водорода; чем в них больше перваго, тем ярче они горят; чем больше второго, тем выше температура пламени. Одним из горючих веществ, наиболее богатым горючим материалом, является газ ацетилен, известный химикам еще с 1839 года. Этот тяжелый углеводород получается в больших количествах весьма интересным путем: действием воды на твердый кальций-карбид (соединение металла кальция, окись котораго представляет всем известную известь, и углерода). Последнее соединение было впервые изготовлено еще в 1862 году известным германским химиком Веллером, — но только в конце минувшаго века, благодаря введению в заводскую практику электрических печей, его стали готовить в большом количестве, сплавляя кокс с известью. При действии воды на карбид происходит взаимное разложение обоих тел, причем кислород воды соединяется с кальцием обратно в известь, а водород с углеродом дает ацетилен. Ацетилен горит при достаточном притоке воздуха в специально устроенных горелках пламенем, яркость котораго не уступаеть электрическому свету, благодаря раскаливанию до бела твердаго продукта горения частичек извести. Было выработано два типа приборов для получения ацетилена из карбида и сожжения его: в одних на карбид по капле протекает вода, в других, наоборот, кусочки карбида падают автоматически один за другим в сравнительно большое количество воды. Приборы перваго типа еще и сейчас применяются в автомобильных, велосипедных и экипажных фонарях; приборы второго типа, как, например, изображенный на рис. 95, применялись в качестве более яркаго источника света, успешно конкурируя даже с электрическим освещением, но в последнее время почти вытеснены керосино- и спирто-калильным освещением, о которых речь будет впереди.
Устройство переноснаго ацетиленоваго фонаря все же настолько интересно, что мы не обойдем его молчанием. На нашем рисунке буквой R обозначен прочный железный бак, над которым на высокой металлической стойке, служащей трубой для отвода получаемаго ацетилена, укреплена горелка для сожжения последняго. Карбид в количестве, достаточном для продолжительнаго действия прибора, засыпается во вместилище Р, ацетилен, выделяющийся при соприкосновении с водой, налитой в цилиндр R, по трубе Е идет в горелку, а избыток его, когда нужно потушить фонарь, вытесняет воду из внутренняго цилиндра G и тем самым прекращает дальнейшую реакцию. Если вновь понадобится зажечь фонарь, то достаточно лишь открыть кран, расположенный над трубой Е. При этом газ опять потечет в торелку, а на его место в цилиндр R войдет вода, разлагая новую порцию карбида.Ацетиленовое освещение при всехь его достоинствах обладает одним крупным недостатком — большой опасностью. В смеси с воздухом ацетилен образует взрывчатую смесь, благодаря чему неоднократно происходили взрывы как самих осветительных аппаратов, так и в тех помещениях, куда случайно проникал газ из резервуара.
Чтобы покончить с источниками света, излучаемаго при горении, надо еще указать на лампы для горения магния, применяемыя исключительно для вечерняго фотографирования и прежния газовыя горелки. О добывании и применении светильнаго газа мы уже говорили выше. Применение его в целях освещения непосредственно пламенем горящаго газа держалось до 1891 года, но обходилось не дешево, так как газ надо было получать богатый тяжелыми углеводородами, сгорающими ярким пламенем; а такого газа получается из угля гораздо меньше, чем беднаго тяжелыми улеводородами, горящаго бледным пламенем. К концу 80-х годов казалось, что газовое освещение должно отнести в область истории, — но, как увидим в следующей главе, благодаря одному небольшому усовершенствованию, оно получило могущественное орудие в борьбе с своим сильным конкурентом — электрическим светом.
ГЛАВА II.
Свет, как результат накаливания.
Друммондов свет; колпачек Ауэра и газокалильное освещение. — Газокадильныя горелки с электрическим зажигателем, современныя керосино- и спирто-калильныя лампы. — Недостатки всех описанных источников света.
При сгорании твердых, жидких и газообразных тел лишь ничтожное количество энергии, развиваемой телом при химическом процессе горения, получается в виде лучистой энергии света, главным же образом при этом образуется теплота. Оказывается, что со значительно большей выгодой можно использовать для получения света теплоту горения косвенным путем, накаливая слабо светящим пламенем высокой температуры твердыя, негорючие тела.
Одним из первых, практически воспользовавшихся указанным путем получения света, был Друммонд,
устроивший свою знаменитую горелку, долгое время бывшую единственным источником света наивысшей яркости, достижимой искусственным путем. Рисунок 96-й изображает горелку Друммонда, еще и в настоящее время находящую применение в проекционных фонарях и кинематографических приборах, почему-либо не могущих воспользоваться электрическим светом. В горелке с очень узким отверстием сжигается гремучий газ, т.е. смесь кислорода с водородом; оба эти газа притекают по отдельным трубам под сильным давлением. Раньше, а кое-где еще и сейчас, водород и кислород подавались в трубы из больших резиновых мешков, на которые накладывался тяжелый груз. Там, где существует правильно поставленная фабричная добыча химических веществ, эти газы подаются сжатыми под давлением нескольких атмосфер в специальных стальных цилиндрах. Перед отверстием горелки укрепляется кусок мела, который раскаливается до бела безцветным пламенем гремучаго газа, развивающаго температуру до 2800°. Подобные источники яркаго калильнаго света применялись на маяках. Мел иногда заменялся в них магнезией, а водород легким, т.е. содержащим именно много водорода, светильным газом. Аппарат Друммонда неудобен по способу доставки к нему газов и отнюдь не может похвалиться безопасностью, так как гремучий газ является наиболее сильной взрывчатой смесью.
Идеей Друммонда с большим успехом в 1891 году воспользовался Ауэр, введя в слабо светящее газовое пламя так называемый „ауэровский колпачек. Этот колпачек, состоящий из окиси редких металлов группы церия, обладающих еще большей яркостью при раскаливании, чем магнезия или известь, вяжется из шерстяной или бумажной ткани и пропитывается раствором солей указанных металлов. После прокаливания остается, так сказать, минеральный скелет колпачка, надеваемаго на горелку (рис. 97). Его свечение при раскаливании позволяет сжигать газ большим количеством воздуха. Введение в практику ауэровских горелок возродило к жизни газовое освещение, и были случаи, что городския управления вновь заменяли газом только что устроенное электрическое освещение. В то время, когда до 1891 года стоимость газового освещения силою в сто свечей обходилось за час 6-8 коп., с указаннаго года она понизилась почти втрое. Акции газовых заводов, сильно упавшия на бирже, повысились с головокружительной быстротой и стали давать дивиденды, до тех пор не слыханные на бирже.
К сожалению, ауэровские колпачки в высшей степени хрупки и требуют крайне осторожнаго обращения, так что, хотя стоимость, их в течение последних леть понизилась почти в пять раз, частая смена их ложится довольно значительным добавочным расходом на освещение. Свет газо-калильных горелок чисто белый, кажущийся вечером голубоватым, приятен для глаз, но оказывает на них такое-же вредное влияние, как слишком яркий электрический.
Интересно, что в современных газо-калильных горелках электричество, этот наиболее модный источник энергии, играет служебную роль. В особом уширении под горелкой (рис. 98) устанавливается маленький электрический зажигатель и тушитель пламени. Вместо того чтобы с трудом добираться до высоко висящей газовой лампы с целью зажечь ее спичкой, достаточно нажать укрепленную в удобном месте электрическую кнопку. Для наглядности эту кнопку делают белой, а рядом помещают черную, нажатием которой можно потушить зажженную лампу. Прикосновение к белой кнопке автоматически открывает выход газа в горелку, потому что закрывающая отверстие газовой трубы металлическая пластинка притягиваетсяодним из электромагнитов прибора; вытекающий газ сейчас же загорается от искры, даваемой тем же электрическим током, который возбуждает электромагнит.
Если нажать черную кнопку, ток идет в обмотку второго электромагнита и он, притягивая пластинку, закрывающую выход газа, ставит ее в прежнее положение, прекращая приток последняго.
Один германский ученый сделал любопытный подсчет, из котораго видно, что стоимость газо-калильнаго освещения меньше стоимости первобытнаго света горящей лучины. Равное количество световых единиц, даваемых тем и другим способом освещения, потребует в первом случай расхода определеннаго газа, а во втором — лучины. Оказывается, что один кубический метр газа дает столько же света, как несколько возов лучины!
Та высокая температура, которая необходима для раскаливания ауэровскаго колпачка, может быть достигнута исключительно сожжением газообразнаго топлива; однако, техника последних лет нашла способ пользоваться для означенной цели горючими жидкостями, — керосином и спиртом.
Предварительно их обращают в пар, который, смешиваясь с избытком воздуха, дает при сгорании достаточную температуру для накаливания ауэровскаго колпачка. Рисунок 99 поясняет нам устройство такой керосино-калильной лампы. Маленьким воздушным насосом b керосин из резервуара А вталкивается в трубку с, в которой, испаряясь от теплоты ауэровскаго раскаленнаго колпачка, в газообразователе а, вытекает через щель d в горелку е, смешиваясь с воздухом, втекающим через кольцевой зазор. Зажигание лампы требует некотораго времени, так как предварительно надо раскалить колпачек.
Высокая температура, раскаливающая светящее тело, может быть достигнута не только путем химической реакции горения, но и преобразованием в теплоту энергии электрическаго тока. Было бы последовательно на этом основании рассмотреть электрическое освещение хотя бы калильными лампами теперь же, — в виду важности и специфических особенностей этого новаго источника света, мы посвятим ему отдельную главу.
Пока же упомянем, что все вышеперечисленные способы освещения имеют один общий и притом весьма существенный недостаток: делают негодным для дыхания воздух освещаемых помещений. При усиленной вентиляции воздух, испаренный дыханием и горением, довольно быстро заменяется свежим; там же, где она недостаточна, огни свечей, ламп и газовых горелок оказывают усиленную конкуренцию легким находящихся в помещении людей. Достаточно сказать, что на каждый фунт горючаго материала требуется от 3-4 фунтов кислорода, т.е. приблизительно 12-16 фунтов воздуха. По объему это составит от 10-14 куб. аршин. Даже в высоких и вместительных театральных и концертных залах под конец вечера становится тяжело дышать, если они освещаются не электрическим светом. Помимо этого превращения необходимаго для дыханья кислорода в углекислый газ, некоторые из осветительных материалов выделяют при горении продукты, ядовитые даже в ничтожном количестве. При неполном сгорании керосина, когда ради проблематической экономии прикручивают горелку, часть его, не успевая сгореть, подвергается сухой перегонке, отравляя воздух жилых помещений запахом ацетилена и других тяжелых углеводородов и развивая ту страшную окись углерода, об опасности которой мы уже говорили в главе о газообразном топливе. Пребывание в таких помещениях в высшей степени антигигиенично: вызывает тяжесть головы, упадок сил, сердцебиение, подтачивает здоровье и уменьшает способность организма бороться с заразными болезнями. При газовом освещении, если газ недостаточно хорошо очищен, выделяется сернистая кислота, разъедающая нежныя ткани дыхательных органов.
Кроме того, все эти способы освещения, особенно газовое, опасны в пожарном отношении более, чем освещение электричеством. Газовое освещение в частности было уже не раз причиной взрывов, разрушавших целые дома, о чем мы уже упоминали выше.
Над техническим получением светильнаго газа работал целый ряд техников и инженеров. Приоритет его применения точно не установлен. Французы связывают получение светильнаго газа с именем их соотечественника Лебона, вдова котораго не сумела воспользоваться правами патента, полученнаго мужем незадолго до его смерти (в 1798 году). Англичане указывают на имена Мурдоха, в том же 1798 году осветившаго газом два
завода Клега, усовершенствовавшаго получение газа, Дейлора и целаго ряда других лиц, так или иначе работавших над этим делом. Заводы для получения горючаго газа путем сухой перегонки, хотя и довольно сложны, но сама идея их устройства настолько проста, что мы не можем обойти ее молчанием. Ряд чугунных реторт, вмазанных в общую печь целыми батареями (см. рис. 52), нагружаются т. н. газовым каменным углем, богатым летучими продуктами отгона.
Газы, выделяющиеся при накаливании угля до 1000° и даже выше, в герметически закрытых ретортах по трубам отводятся в горизонтально расположенные над печами металлические сосуды, наполовину наполненные водой, т. н. гидравлики. Труба, ведущая газ в гидравлику, опускается почти до самаго ея дна, так что газ, выйдя из трубы, пузырями проходить через воду оставляя в последней смолистая примеси. Из гидравлики газ идет в так называемые скрубера, высокие и узкие металлические резервуары, наполненные коксом или пемзой, встречая на своем пути льющуюся холодную воду и проходя предварительно через конденсатор или охладитель. В конденсаторе и скрубере газ очищается от аммиака. Такой очищенный механическим путем газ должен подвергнуться еще химической очистке, чтобы освободиться от примеси сероводорода, развивающаго при сгорании весьма вонючий, ядовитый сернистый газ. Химическая очистка производится пропусканием газа над свежегашеной известью, смешанной с водной окисью железа; эта смесь рассыпается на особых полках, расположенных одна под другой в виде этажерки, а газ проходит над нею, вступая с правой стороны верхней полки, с нея переходя на левый край нижележащей, отсюда опять на правую сторону третьей полки сверху, на левую четвертой и т.д. до самой нижней. Хотя газ из реторты выходит, имея значительное давление, но одного этого давления не достаточно, чтобы прогнать газ через все упомянутые приборы и ввести в резервуар (газгольдер), откуда он трубами отводится к местам сожжения. Поэтому перед химическим очистителем или после него ставят экзостеры, т.е. крыльчатые насосы, увеличивающие скорость течения газа.
Любопытно отметить, что первое время, когда осветительный газ только начал входить в практику, одним из серьезнейших возражений против возможности применения его в большом количестве было указание на необходимость устройства громадных резервуаров для хранения газов.
„Нельзя же их строить с купол св. Павла” (величайший собор в Лондоне), говорили скептики. Между тем, в настоящее время газгольдеры значительно превосходят объем, казавшийся предельным, так, знаменитый амстердамский газометр можеть вмещать сто тысяч кубических метров газа. Чтобы дать читателю некоторое представление об этом объеме, укажем, что аэростат такого объема наполненный тем же самым светильным газом, мог бы поднимать на воздух сразу тысячу человек!
Внутреннее устройство газгольдеров очень просто, но в то же время очень остроумно. Он представляет пустой внутри металлический колокол, погружающийся в почти равный ему по обему резервуар с водой (см. рис 54). Когда газ поступает из заводских приборов под колокол, то последний легко всплывает вверх, так как вес его почти уничтожается при помощи противовесов. Если нужно заставить газ идти из газгольдера по трубам в место сгорания, снимают часть противовесов, побуждая колокол газгольдера опускаться и гнать газ в трубы под большим или меньшим
давлением, смотря по расстоянию газгольдера от газовых топок или горелок. В больших городах Западной Европы газовое отопление благодаря своим удобствам применяется даже в квартирах лиц средняго достатка, правда, оно немного дороже отопления твердым топливом, но при нем нет надобности таскать уголь или дрова по лестнице, тратить время на растапливание печей, потому что совершенно достаточно открыть кран горелки и зажечь выходящий из нея газ (см. рис. 55). Впрочем, применение светильнаго газа для отопления имеет и свои недостатки. Если газ из незапертаго крана или по другой причине проникает в отапливаемое им помещение, то, смешавшись с комнатным воздухом, может образовать взрывчатую смесь.
При вдыхании газ действует отравляющим образом, хотя присутствие его, в воздухе в отличие от водяного газа, легко обнаружить по характерному запаху, напоминающему запах бензина.
При сгорании твердых, жидких и газообразных тел лишь ничтожное количество энергии, развиваемой телом при химическом процессе горения, получается в виде лучистой энергии света, главным же образом при этом образуется теплота. Оказывается, что со значительно большей выгодой можно использовать для получения света теплоту горения косвенным путем, накаливая слабо светящим пламенем высокой температуры твердыя, негорючие тела.
Одним из первых, практически воспользовавшихся указанным путем получения света, был Друммонд,устроивший свою знаменитую горелку, долгое время бывшую единственным источником света наивысшей яркости, достижимой искусственным путем. Рисунок 96-й изображает горелку Друммонда, еще и в настоящее время находящую применение в проекционных фонарях и кинематографических приборах, почему-либо не могущих воспользоваться электрическим светом. В горелке с очень узким отверстием сжигается гремучий газ, т.е. смесь кислорода с водородом; оба эти газа притекают по отдельным трубам под сильным давлением. Раньше, а кое-где еще и сейчас, водород и кислород подавались в трубы из больших резиновых мешков, на которые накладывался тяжелый груз. Там, где существует правильно поставленная фабричная добыча химических веществ, эти газы подаются сжатыми под давлением нескольких атмосфер в специальных стальных цилиндрах. Перед отверстием горелки укрепляется кусок мела, который раскаливается до бела безцветным пламенем гремучаго газа, развивающаго температуру до 2800°. Подобные источники яркаго калильнаго света применялись на маяках. Мел иногда заменялся в них магнезией, а водород легким, т.е. содержащим именно много водорода, светильным газом. Аппарат Друммонда неудобен по способу доставки к нему газов и отнюдь не может похвалиться безопасностью, так как гремучий газ является наиболее сильной взрывчатой смесью.
Идеей Друммонда с большим успехом в 1891 году воспользовался Ауэр, введя в слабо светящее газовое пламя так называемый „ауэровский колпачек. Этот колпачек, состоящий из окиси редких металлов группы церия, обладающих еще большей яркостью при раскаливании, чем магнезия или известь, вяжется из шерстяной или бумажной ткани и пропитывается раствором солей указанных металлов. После прокаливания остается, так сказать, минеральный скелет колпачка, надеваемаго на горелку (рис. 97). Его свечение при раскаливании позволяет сжигать газ большим количеством воздуха. Введение в практику ауэровских горелок возродило к жизни газовое освещение, и были случаи, что городския управления вновь заменяли газом только что устроенное электрическое освещение. В то время, когда до 1891 года стоимость газового освещения силою в сто свечей обходилось за час 6-8 коп., с указаннаго года она понизилась почти втрое. Акции газовых заводов, сильно упавшия на бирже, повысились с головокружительной быстротой и стали давать дивиденды, до тех пор не слыханные на бирже.К сожалению, ауэровские колпачки в высшей степени хрупки и требуют крайне осторожнаго обращения, так что, хотя стоимость, их в течение последних леть понизилась почти в пять раз, частая смена их ложится довольно значительным добавочным расходом на освещение. Свет газо-калильных горелок чисто белый, кажущийся вечером голубоватым, приятен для глаз, но оказывает на них такое-же вредное влияние, как слишком яркий электрический.Интересно, что в современных газо-калильных горелках электричество, этот наиболее модный источник энергии, играет служебную роль. В особом уширении под горелкой (рис. 98) устанавливается маленький электрический зажигатель и тушитель пламени. Вместо того чтобы с трудом добираться до высоко висящей газовой лампы с целью зажечь ее спичкой, достаточно нажать укрепленную в удобном месте электрическую кнопку. Для наглядности эту кнопку делают белой, а рядом помещают черную, нажатием которой можно потушить зажженную лампу. Прикосновение к белой кнопке автоматически открывает выход газа в горелку, потому что закрывающая отверстие газовой трубы металлическая пластинка притягиваетсяодним из электромагнитов прибора; вытекающий газ сейчас же загорается от искры, даваемой тем же электрическим током, который возбуждает электромагнит.
Если нажать черную кнопку, ток идет в обмотку второго электромагнита и он, притягивая пластинку, закрывающую выход газа, ставит ее в прежнее положение, прекращая приток последняго.
Один германский ученый сделал любопытный подсчет, из котораго видно, что стоимость газо-калильнаго освещения меньше стоимости первобытнаго света горящей лучины. Равное количество световых единиц, даваемых тем и другим способом освещения, потребует в первом случай расхода определеннаго газа, а во втором — лучины. Оказывается, что один кубический метр газа дает столько же света, как несколько возов лучины!
Та высокая температура, которая необходима для раскаливания ауэровскаго колпачка, может быть достигнута исключительно сожжением газообразнаго топлива; однако, техника последних лет нашла способ пользоваться для означенной цели горючими жидкостями, — керосином и спиртом.
Предварительно их обращают в пар, который, смешиваясь с избытком воздуха, дает при сгорании достаточную температуру для накаливания ауэровскаго колпачка. Рисунок 99 поясняет нам устройство такой керосино-калильной лампы. Маленьким воздушным насосом b керосин из резервуара А вталкивается в трубку с, в которой, испаряясь от теплоты ауэровскаго раскаленнаго колпачка, в газообразователе а, вытекает через щель d в горелку е, смешиваясь с воздухом, втекающим через кольцевой зазор. Зажигание лампы требует некотораго времени, так как предварительно надо раскалить колпачек.Высокая температура, раскаливающая светящее тело, может быть достигнута не только путем химической реакции горения, но и преобразованием в теплоту энергии электрическаго тока. Было бы последовательно на этом основании рассмотреть электрическое освещение хотя бы калильными лампами теперь же, — в виду важности и специфических особенностей этого новаго источника света, мы посвятим ему отдельную главу.
Пока же упомянем, что все вышеперечисленные способы освещения имеют один общий и притом весьма существенный недостаток: делают негодным для дыхания воздух освещаемых помещений. При усиленной вентиляции воздух, испаренный дыханием и горением, довольно быстро заменяется свежим; там же, где она недостаточна, огни свечей, ламп и газовых горелок оказывают усиленную конкуренцию легким находящихся в помещении людей. Достаточно сказать, что на каждый фунт горючаго материала требуется от 3-4 фунтов кислорода, т.е. приблизительно 12-16 фунтов воздуха. По объему это составит от 10-14 куб. аршин. Даже в высоких и вместительных театральных и концертных залах под конец вечера становится тяжело дышать, если они освещаются не электрическим светом. Помимо этого превращения необходимаго для дыханья кислорода в углекислый газ, некоторые из осветительных материалов выделяют при горении продукты, ядовитые даже в ничтожном количестве. При неполном сгорании керосина, когда ради проблематической экономии прикручивают горелку, часть его, не успевая сгореть, подвергается сухой перегонке, отравляя воздух жилых помещений запахом ацетилена и других тяжелых углеводородов и развивая ту страшную окись углерода, об опасности которой мы уже говорили в главе о газообразном топливе. Пребывание в таких помещениях в высшей степени антигигиенично: вызывает тяжесть головы, упадок сил, сердцебиение, подтачивает здоровье и уменьшает способность организма бороться с заразными болезнями. При газовом освещении, если газ недостаточно хорошо очищен, выделяется сернистая кислота, разъедающая нежныя ткани дыхательных органов.
Кроме того, все эти способы освещения, особенно газовое, опасны в пожарном отношении более, чем освещение электричеством. Газовое освещение в частности было уже не раз причиной взрывов, разрушавших целые дома, о чем мы уже упоминали выше.
Над техническим получением светильнаго газа работал целый ряд техников и инженеров. Приоритет его применения точно не установлен. Французы связывают получение светильнаго газа с именем их соотечественника Лебона, вдова котораго не сумела воспользоваться правами патента, полученнаго мужем незадолго до его смерти (в 1798 году). Англичане указывают на имена Мурдоха, в том же 1798 году осветившаго газом два
завода Клега, усовершенствовавшаго получение газа, Дейлора и целаго ряда других лиц, так или иначе работавших над этим делом. Заводы для получения горючаго газа путем сухой перегонки, хотя и довольно сложны, но сама идея их устройства настолько проста, что мы не можем обойти ее молчанием. Ряд чугунных реторт, вмазанных в общую печь целыми батареями (см. рис. 52), нагружаются т. н. газовым каменным углем, богатым летучими продуктами отгона.Газы, выделяющиеся при накаливании угля до 1000° и даже выше, в герметически закрытых ретортах по трубам отводятся в горизонтально расположенные над печами металлические сосуды, наполовину наполненные водой, т. н. гидравлики. Труба, ведущая газ в гидравлику, опускается почти до самаго ея дна, так что газ, выйдя из трубы, пузырями проходить через воду оставляя в последней смолистая примеси. Из гидравлики газ идет в так называемые скрубера, высокие и узкие металлические резервуары, наполненные коксом или пемзой, встречая на своем пути льющуюся холодную воду и проходя предварительно через конденсатор или охладитель. В конденсаторе и скрубере газ очищается от аммиака. Такой очищенный механическим путем газ должен подвергнуться еще химической очистке, чтобы освободиться от примеси сероводорода, развивающаго при сгорании весьма вонючий, ядовитый сернистый газ. Химическая очистка производится пропусканием газа над свежегашеной известью, смешанной с водной окисью железа; эта смесь рассыпается на особых полках, расположенных одна под другой в виде этажерки, а газ проходит над нею, вступая с правой стороны верхней полки, с нея переходя на левый край нижележащей, отсюда опять на правую сторону третьей полки сверху, на левую четвертой и т.д. до самой нижней. Хотя газ из реторты выходит, имея значительное давление, но одного этого давления не достаточно, чтобы прогнать газ через все упомянутые приборы и ввести в резервуар (газгольдер), откуда он трубами отводится к местам сожжения. Поэтому перед химическим очистителем или после него ставят экзостеры, т.е. крыльчатые насосы, увеличивающие скорость течения газа.
Любопытно отметить, что первое время, когда осветительный газ только начал входить в практику, одним из серьезнейших возражений против возможности применения его в большом количестве было указание на необходимость устройства громадных резервуаров для хранения газов.
„Нельзя же их строить с купол св. Павла” (величайший собор в Лондоне), говорили скептики. Между тем, в настоящее время газгольдеры значительно превосходят объем, казавшийся предельным, так, знаменитый амстердамский газометр можеть вмещать сто тысяч кубических метров газа. Чтобы дать читателю некоторое представление об этом объеме, укажем, что аэростат такого объема наполненный тем же самым светильным газом, мог бы поднимать на воздух сразу тысячу человек!Внутреннее устройство газгольдеров очень просто, но в то же время очень остроумно. Он представляет пустой внутри металлический колокол, погружающийся в почти равный ему по обему резервуар с водой (см. рис 54). Когда газ поступает из заводских приборов под колокол, то последний легко всплывает вверх, так как вес его почти уничтожается при помощи противовесов. Если нужно заставить газ идти из газгольдера по трубам в место сгорания, снимают часть противовесов, побуждая колокол газгольдера опускаться и гнать газ в трубы под большим или меньшим
давлением, смотря по расстоянию газгольдера от газовых топок или горелок. В больших городах Западной Европы газовое отопление благодаря своим удобствам применяется даже в квартирах лиц средняго достатка, правда, оно немного дороже отопления твердым топливом, но при нем нет надобности таскать уголь или дрова по лестнице, тратить время на растапливание печей, потому что совершенно достаточно открыть кран горелки и зажечь выходящий из нея газ (см. рис. 55). Впрочем, применение светильнаго газа для отопления имеет и свои недостатки. Если газ из незапертаго крана или по другой причине проникает в отапливаемое им помещение, то, смешавшись с комнатным воздухом, может образовать взрывчатую смесь.При вдыхании газ действует отравляющим образом, хотя присутствие его, в воздухе в отличие от водяного газа, легко обнаружить по характерному запаху, напоминающему запах бензина.
