Термические технологии древности: печи и температуры. Часть 1. Эволюция технологий.
Вначале была печь для обжига керамики.
Термические технологии древности - это ранние методы использования энергии для бытовых и технических целей. Между разными ветвями термических технологий (от выпечки хлеба, обжига гончарных изделий и стекольного производства до нескольких видов металлургии) существуют определенные взаимосвязи, и этапы их развития - это все расширяющиеся возможности техники и вовлечения в нее новых материалов. Потому полезно рассмотреть их вместе, обращая внимание на времена инноваций и достигаемые температуры. Для этой цели я собрал данные по инновациям в этой области в табличку (табл 1):
Таблица 1. Термические технологии древности.
Технологии
Температура
Старейшие находки
Дополнительное изобретение
Печь
Гончарное производство
раннее
До 750 ° C
(костер)
Вестоницкая Венера 29000-25000 лет до н.э.
Сосуд 18000 лет до н.э., Китай
Способ массового обжига керамики.
Нет. Керамика
сушилась на солнце и/или обжигалась на костре.
Печение хлеба
180-200
5500-8000 лет до н.э.
Печь, дрожжевое тесто.
Печи использовались примерно с 5000-4000 до н.э.
Гончарное производство, применение печей.
900 ° C
Около 6500 гг. до н.э.
Гончарный круг - между 6000 и 4000 гг. до н.э. Месопотамия
Печь для обжига керамики около 6500 гг. до н.э. Месопотамия
Плавка меди.
1085 ° C
Выплавка меди вскоре после 6000 гг. до н.э.?
Печи для плавки меди - 5000 гг. до н.э.
Бронза
Плавление 950 ° C
Литье около 1200 ° C
Бронзовый век 3500-1200 B.C.
Литье бронзы: примерно 3000 гг. до н.э. - Индия
2000 гг. до н.э. - Египет
Для плавления - печи, аналогичные печам для плавки меди.
Литейные печи около 2000 г. до н.э.
Стекло.
900-1100 ° C
Раннее стекло - около 3500 гг. До н.э., Месопотамия Двойная плавка - первая при 750, вторая при 900-1000
Применение дутья для изготовления стекла 1-2 вв. до н.э. Сирия?
Плавка серебра
1235 ° C
Халдея, процесс рекуперации серебра, около 2500 гг. до н.э.
Где-то на раннем этапе начал применяться древесный уголь.
Печи около 2500 гг. до н.э
Производство железа
1200-1300 ° C
Начало процесса получения железа из руд около
Прозводство стали около 600 гг. до н.э
Использование существующих печей
Конечно, древние времена, ранние периоды развития новых технологий не позволяют документировать периоды достижения очередных успехов совершенно надежно. К примеру, граница между обжигом керамики в костре и в печи - не так уж точна. Но факт, что она очень важна, поскольку печь для обжига керамики стала мостом к печам стекольным и металлургическим.
Такие печи достигали все больших температур, что мы видим по введению в оборот все более тугоплавких металлов. Успехи в создании печей - улучшение конструкции, позволяющее достигать все более высоких температур, не тратя при том избыточно топлива: где-то перед плавкой серебра началось применение древесного угля. Существенно, отмечать и внутренние для каждой области достижения: так, если бронзовый век начался примерно за 3500 лет до н.э., то ранние примеры литой бронзы требующей температур около 1200 ° C, относятся к Индии (около 3000 гг. до н.э), но все же большие отливки начали производить египтяне (примерно 2000 гг. до н.э.). Вообще местом развития новых термических технологий оказался в первую очередь Ближний Восток. Хотя в качестве конкурента выступает и Индия, которая, впрочем, имела в те времена интенсивные контакты с Месопотамией.
Попробуем нанести собранные данные по достижению температурных рубежей на график (рис. 1)
Рис. 1. Развитие температурных технологий.
Полученный график фиксирует факт эволюции от температур, которые дает костер (750 ° C) до температур порядка 1200 -1300 ° C. Собственно, маркером тут служит достигнутая плавка серебра - 1235 ° C. Далее, по мнению исследователей, продвинуться не удавалось. Это и отражает график: плавка серебра, литье бронзы, изготовление передельного железа - это температура предельная до того времени, около 1250° C, максимум 1300° C.
Суммируем за 4000 лет (6500-2500 гг. до н.э) удалось продвинуться на 400 ° C: в среднем по 100 ° C за тысячелетие. И потенциал, который состоял в улучшении керамических печей, был исчерпан.
Посмотрим далее на конкретные примеры их эволюции.