Михаил Лесников - Джемс Уатт
В небольшой жестяный сосуд, 4–5 дюймов диаметром, было налито небольшое количество воды температуры пятьдесят градусов[2]. При нагревании я старался поддерживать возможно ровный огонь. Через четыре минуты после начала нагревания вода начала кипеть, а еще через двадцать минут вся вода выкипела. Этот опыт я произвел 4 октября 1762 года.
Я произвел еще целый ряд аналогичных опытов и сделал из них следующие выводы. Сосуд в первом случае получил 162 градуса в 4 минуты, или по 40,5 градуса в минуту. Если мы примем, что теплота проникала с одинаковой быстротой во время всего процесса кипения, то мы должны принять, что 800 градусов теплоты впитано водой и содержится в паре, но так как этот пар не горячее, чем кипящая вода, то теплотворное начало в нем содержится в скрытом состоянии, но его присутствие выражается в том парообразном или в рассеянном состоянии, в которое перешла в данном случае вода.
Все, что я вам сказал, мне кажется, вполне подтверждает то основное положение, что теплота, которая исчезает при превращении воды в пар, не теряется, но удерживается паром и проявляется в его силе расширения, хотя она вместе с тем и не воспринимается термометром. Эта теплота снова выходит из пара, когда он превращается в воду, и она снова приобретает старое свойство действовать на термометр. Одним словом, она снова появляется в качестве причины нагрева и расширения. Эта теплота, которую можно получить таким образом из пара, выдерживающего давление атмосферы, как мы видели, заключает в себе около 800–900 градусов…
На этом Блэк закончил свою лекцию. Студенты толпой окружили его, но он не стал сегодня, как обычно, отвечать на многочисленные их вопросы: он спешил. Ему надо было зайти еще в физический кабинет, где Уатт работал над моделью машины Ньюкомэна. Блэк хотел посмотреть, каких результатов добился его приятель.
Модель машины Ньюкомэна
Это была маленькая модель с цилиндром из латуни, диаметром 2 дюйма, поставленным на куполообразную крышу круглого котла, диаметром в 9 дюймов. Она была точной копией тех нескольких десятков «огненных» машин, которые вот уже больше полувека в разных местах Англии неуклюже, медлительно, тяжеловесно, пыхтя и пожирая несметное количество угля, откачивали воду из шахт и рудников и поднимали воду в резервуары водопроводов немногих передовых городов Англии.
Модель машины Ньюкомэна, над которой работал Уатт.
По мере того, как с каждым днем все редеют и без того не очень обширные леса Англии, вырубаемые на дрова для маленьких, но довольно многочисленных и прожорливых доменных печей, кузнечных горнов, для котлов пивоваров, для печей хлебопеков и для многочисленных обывательских кухонных очагов и каминов, — все больше и больше выступает на первый план другой вид топлива, которым так богата Англия — каменный уголь. Уже в XVII веке огромный Лондон отапливался почти исключительно каменным углем, «морским» углем, как его тогда называли, ибо он привозился по морю. Много угля уже тогда вывозилось за границу, например, в Нидерланды.
По общему мнению современников, в XVII и XVIII веках угольная промышленность Англии по своему значению занимала второе место сейчас же за шерстяной промышленностью, которая уже тогда могла насчитать не один век своего первенства в английском ремесле.
Один из важнейших угольных районов был расположен на севере Англии — это район Ньюкэстля на Тайне. Кто владел Ньюкэстлем, тот мог заставить зябнуть английскую столицу, ибо именно из Ньюкэстля шел весь уголь в Лондон. Это понимали уже в середине XVII века, и когда в 1640 году начались волнения в Шотландии — прелюдия Великой английской революции, — то очень опасались, что шотландцы захватят Ньюкэстль, чтобы сделать лондонское правительство более уступчивым. Позже, в 1715 году, во время попытки реставрации Стюартов, их сторонники также рассчитывали захватом Ньюкэстля вынудить Лондон высказаться за эту династию.
«Тридцать тысяч человек, — писал про этот район Дефо в тридцатых годах XVIII века, — постоянно заняты под землей добычей угля, а на перевозке его работает около тысячи кораблей, или, может быть, немного меньше, и десять тысяч матросов, и грузчиков».
Угольная шахта считалась золотым дном для предпринимателя, но там же, под землей, углепромышленника, будь то дворянин, эксплоатирующий недра своего родового поместья, или купец — арендатор копей, или артель углекопов, подстерегал очень опасный враг, который каждую минуту грозил разорить предпринимателя и борьба с которым становилась все труднее и труднее по мере того, как шахты уходили все глубже и глубже, — врагом этим были подземные воды.
«Много хороших угольных копей, — читаем мы в одном из описаний XVII века, — теперь не имеют никакой цены или потому, что поблизости не имеется сланцевого камня для укрепления подземных ходов, или же вследствие больших количеств воды, которая обыкновенно находится в пустотах земли и выкачка которой чрезвычайно дорога, так что много людей нередко терпело крушение на этих предприятиях… Все технические усовершенствования для выкачки воды в конце-концов выкачивали только их карманы».
Откачка воды из шахт, особенно глубоких, была действительно очень трудной задачей. Конечно, можно было загнать людей, иногда даже не один десяток, в ступальное колесо, можно было устроить конный привод, но лучшей силой все же считалось водяное колесо. Беда только в том, что далеко не всюду имелась вода, чтобы вращать его, или ее было слишком мало.
«В большинстве копей на севере применяются цепные помпы, которые приводятся в движение или лошадьми, или ступальными колесами, или водяными колесами, и этот последний способ считается самым верным для откачки воды, но расход на эти колеса очень велик».
С водой приходилось бороться не одним углепромышленникам.
Аналогичную картину можно было наблюдать и на крайнем западе Англии, на богатейших оловянных и медных рудниках Корнуэлса. И там водяное колесо считалось самым мощным приспособлением для откачки воды, которое «выполняет в пять раз больше работы, чем конный привод, но и стоит гораздо дороже».
С горной промышленностью по своему значению соперничала металлургия: выплавка чугуна, передел его в железо, отливка чугунных изделий. Иные современники, греша некоторым преувеличением, именно ее ставили даже на второе место после шерстяной промышленности. Вода как источник энергии играет в металлургии очень большую роль, такую, что наличие ее при выборе места для постройки доменной печи или кузницы является таким же важным моментом, как наличие топлива.
