تاریخچه کشف فرآیند اشتعال یا احتراق در جهان

امروزه تصور ما از صنعت آتش نشانی وجود کپسول ها و جعبه آتش نشانی در ساختمان ها یا آتش نشانان مجهز و کار بلد است اما بد نیست بدانیم خود فرآیند احتراق چگونه کشف شد. قبل از این که تجهیزات آتش نشانی کنونی اختراع شوند از لحاظ تئوری نیاز بود تا خود فرآیند آتش و احتراق کشف شود. بعد از کشف فرآیند احتراق بود که مخترع ها و دانشمندان امروزی توانستند تجهیزات اطفا حریق را بسازند.

در مقاله امروز آتشران (پیشرو در تولید جعبه های آتش نشانی و تامین کننده کپسول، شیلنگ آتش نشانی و اتصالات مورد نیاز) به بررسی تاریخچه کشف آتش می پردازیم.

کشف فرآیند اشتعال و احتراق از کجا شروع شد؟

امیدلکس دانشمند یونانی در نظریه عناصر اربعه ابراز داشت که جهان از چهار ماده یا عنصر تشکیل شده و این چهار عنصر که وی آن ها را ریشه همه چیز می دانست عبارت بودند از: خاک، هوا، آب و آتش.

افلاطون عقیده داشت اجسام مختلف، همگی از عناصر اربعه تشکیل شده اند. آتش برای اجسام سماوی و ملکوتی، هوا برای موجودات بالدار و آب برای آبزیان و خاک. به عقیده وی اجسام سماوی نه تنها ملکوتی بودند بلکه روح نیز داشتند.

ارسطو نیز به نظریه عناصر اربعه عقیده داشت. او در خصوص این که چرا آتش همیشه رو به بالا زبانه می کشد، چنین پاسخ می داد جایگاه طبیعی شعله آتش در فلکی بر فراز ماست، آتش رو به بالا زبانه می کشد چون می خواهد به سرای طبیعی خود باز گردد. این عقاید همچنان ادامه داشت تا اواسط قرن هفده که با پیشرفت علم، نظریه عناصر اربعه مردود شد؛ اما درک این که آتش واقعا چیست به قرن هفده و هجده در زمان پیدایش علم شیمی باز می گردد.

رابرت هوک عقیده داشت در هوا یک حلال وجود دارد که موجب احتراق می شود. او مدعی بود چون شوره ی باروت در آب می سوزد، باید دارای چیزی باشد که در هوا هم هست. جان میو در سال 1679 م، ضمن آزمایشی نشان داد که هم در تنفس و هم در احتراق، چیزی از هوا مصرف می شود.

یوهان بشر اقتصاددان و شیمیدان آلمانی در سال 1669 م، با چاپ کتابی به نام فیزیک زیر زمین، نتایج مطالعات خود را در زمینه ی شیمی فلزات و کانی ها منتشر کرد. بشر تمام کانی ها و فلزات را مرکب از سه کیفیت می دانست. ترالا پیدا یا جزء شفاف قابل تبدیل به شیشه، ترامرکورالیس یا جزء سبک و فرار و تراپینگوییس جزء آذرین، چرب و قابل احتراق. او عقیده داشت، موادی که قابل احتراق هستند تراپینگوییس دارند.

گئورگ اشتال، پزشک آلمانی نظرات بشر را دنبال کرد. او به جای ترامرکورالیس، نظریه فلوژیستون را معرفی کرد. طبق این نظریه، اجسام قابل اشتعال، فلوژیستون دارند که هنگام اشتعال، این ماده از جسم می گریزد. با این ابزار نظریه فلوژیستون، مطالعه احتراق و گازها همچنان توسط شیمیدان ها دنبال شد. در این زمینه جوزف بلک، مهم ترین پژوهش ها را انجام داد. بلک پزشک جوانی بود که برای بررسی برخی روش های درمانی، آزمایش هایی را انجام می داد. وی ضمن یکی از این آزمایش ها دریافت، هوا یک ماده واحد نیست، بلکه بیش از یک ماده تشکیل می شود. او این نظریه خود را در سال 1756 منتشر کرد.

هنری کاوندیش، پژوهش هایی انجام داد تا مواد تشکیل دهنده هوا را شناسایی کند. او دریافت که از تاثیر اسید بر روی فلز، هوای قابل اشتعال آزاد می شود و نتیجه گرفت که این هوا از خود فلز سرچشمه می گیرد.

کاوندیش در سال 1766 م، ضمن انتشار نتایج پژوهش های خود، این هوا را هوای قابل اشتعال نامید، در واقع، بر مبنای نتایج او سه نوع هوا وجود داشت هوا، هوای ثابت و هوای قابل اشتعال، جوزف پریستلی برای پیگیری این موضوع دست به انجام آزمایش های مختلفی زد. وی ضمن این آزمایش ها، هوای مختلف، از جمله هوای شوره ای، هوای فلوژیستونی، هوای اسیدی و هفت هوای دیگر را فراهم کرد. او ضمن آزمایش های دیگری دریافت که در اثر تنفس، از حجم هوا به میزان دو دهم کاسته می شود. همچنین وی کشف کرد که گیاهان می توانند هوایی را که یک موش تنفس کرده و یا هوایی را که سوختن یک شمع تغییر داده، احیاء کنند.

وی در سال 1774 م، با استفاده از نور آفتاب توسط یک ذره بین متمرکز شده بود، اکسید قرمز جیوه را حرارت داد. در نتیجه هوایی بی رنگ به دست آورد که گرچه در آب حل نمی شد ولی شمع در آن با درخشش بسیاری می سوخت. این را می توان مهم ترین کشف پریستلی نامید. او این هوا را هوای بی فلوژیستون شده نامید. در سال 1781 م، او مخلوطی از هوای قابل اشتعال و هوای بی فلوژیستون شده را در یک بطری با جرقه ای منفجر ساخت و در نتیجه این کار شبنم به دست آورد. در این مورد او فقط اظهار داشت که «هوای معمولی وقتی فلوژیستون می شود، رطوبتش را نگه می دارد».

بعدها کاوندیش این آزمایش را تکرار کرد و متوجه شد شبنم، همان آب خالص است، بر این مبنا نتیجه گرفت که هوای بی فلوژیستون شده در واقع چیزی به جزء آب بی فلوژیستون شده نیست. اکنون، رابطه ای میان آب و اجزای هوا پیدا شده بود، اما تصویر کلی هنوز مبهم بود.

لازم به تذکر است، قبلا در سال 1772 م، یک داروساز سوئدی به نام کارل شیل مدعی شده بود که هوا دو نوع است. یک نوع که به احتراق کمک می کند (هوای محرق) و نوع دیگر که از احتراق جلوگیری می کند. نتایج کار شیل تا سال 1777 و ترجمه انگلیسی آن تا سال 1780 م، منتشر نشد. به هر حال، سر انجام این لاوازیه بود که می بایست مسئله را حل کند. آنتوان لوران لاوازیه ابتدا به کوشش فکری بسیار نظریه فلوژیستون را مردود شناخت و به دور افکند. سپس کشف کرد هوا مرکب از لااقل دو گاز با اوزون متفاوت است. وی در سال 1779 م، ادعا کرد قسمت قابل احتراق هوا، جزء متشکل همه اسیدها است. او این گاز را اکسیژن، ترکیب آن را با اجسام اکسید و این فرآیند را اکسیداسیون نامید.

با این کشف ( تاریخچه کشف آتش )، فرآیند اشتعال یا احتراق نیز مشخص شد. در این فرآیند، اکسیژن به سرعت با ماده سوختنی ترکیب می شود. در واقع تفاوت بین اشتعال و اکسیداسیون (مثل زنگ زدگی فلزات)، همین سرعت واکنش است.

کشف فرآیند احتراق چه تاثیری بر ساخت تجهیزات آتش نشانی داشت؟

این کشف از نظر علمی کمک کرد تا موادی که برای اطفا حریق به کار می روند طوری ساخته شوند که مانع از رسیدن اکسیژن به آتش گردند. به عنوان مثال در کپسول های آتش نشانی پاشیدن کف بر روی آتش موجب می شود تا از رسیدن اکسیژن به آتش جلوگیری شود. آتش نیز که برای ادامه کار خود نیاز به اکسیژن دارد با این روش کم کم خاموش می شود.