Что скрывает атмосфера, или Как возник воздух…

Чтобы понять механизм следующей стадии, нужно вспомнить о знаменитом французском химике Антуане Лавуазье, который в 1776 г. обнаружил замечательные свойства железа. Все металлы плавятся и горят при характерной для каждого из них температуре (под «горением» здесь подразумевается то же, что и раньше, только в роли топлива выступает металл). Для большинства металлов температура плавления ниже температуры горения, но железо ведет себя противоположным образом. Железо горит при температуре 1000 °C, а плавится при 1500 °C. И здесь кроется неожиданное преимущество. Вспомним, что при горении выделяется тепло. Представьте, что вы получили пламя с температурой 1000 °C. Под действием этого пламени железо загорится с выделением тепла, от которого окружающее железо разогреется и начнет плавиться. Так вы «бесплатно» получите дополнительный нагрев: небольшая часть железа сгорает, расплавляя все остальное.

Лысеющий седобородый инженер по имени Томас Флетчер осознал возможности практического применения этой реакции в конце 1880-х гг. и создал газовый резак на основе кислорода и богатого метаном природного газа. Нельзя сказать, что этот инструмент резал железо, как сабля режет масло, но Флетчеру все же удалось резать железо без ножа, что было серьезным достижением. Флетчер даже надеялся, что ему удастся заработать на этом изобретении. Но когда он демонстрировал свой резак на торговой выставке в 1888 г., его стенд окружили производители сейфов и хранилищ, и один из них заметил, что такой инструмент может применяться только в разбойничьих целях и поэтому должен быть запрещен. От Флетчера потребовали прекратить опыты. Он отказался, а через несколько лет никому не известный, но находчивый Смит каким-то образом раздобыл резак Флетчера.

Процесс вскрытия сейфа занял больше времени, чем предполагал Смит. Отчасти это объяснялось геометрией вырезаемой дыры. Смит вырезал в стенке сейфа прямоугольное отверстие размером 30 x 50 см. Окружность той же площади имела бы меньший периметр, и, следовательно, на нее ушло бы меньше топлива. Однако диагональ прямоугольника больше диаметра круга той же площади, поэтому в дыру легче пролезть. Смит выбрал прямоугольник и рассчитал, что ему хватит трех канистр кислорода. К половине второго он израсходовал две канистры и почти закончил третью.

Наконец кусок железа поддался. Он вынул его и просунул внутрь руки, ожидая нащупать мягкие пачки немецких марок. Но руки наткнулись на что-то холодное и твердое – это был еще один слой железа. Сейф имел двойные стенки! Scheisse.

Смит быстро взбежал по лестнице, потом по веревочной лестнице и втянул ее к себе в комнату. Затем он собрался, переоделся и спустился в холл гостиницы, где объяснил портье, что у него срочные дела и что именно сейчас, в два часа дня в Рождество, он вынужден сесть на поезд и отправиться в Кёльн. Смит уверил портье, что скоро вернется, чтобы забрать багаж и оплатить счет. Да-да-да…

Смита больше никто и никогда не видел, однако история на этом не закончилась. В последующие десятилетия технология газовых режущих инструментов быстро развивалась: инженеры создали новые инструменты, а химики открыли более активные газовые смеси. Кроме того, некоторые химики по-новому взглянули на описанную Лавуазье реакцию и разработали более интересный метод быстрой резки железа.

В этом новом методе, названном кислородной резкой, кислород под высоким давлением направляют на горячую железную поверхность. Как было сказано выше, при определенной температуре горячее железо и кислород начинают гореть, то есть вступают в химическую реакцию с выделением света и тепла. Но этот процесс можно рассматривать и в другом аспекте. В результате реакции между кислородом и железом образуются различные соединения, называемые оксидами железа; некоторые из них называют ржавчиной. Таким образом, горение и ржавление – родственные процессы, между которыми существует очевидное химическое сходство*.