خبر

  • تک بورد - دانشمندان دستورات باروت قرون وسطایی را با ماکت توپ قرن 15 امتحان کردند

    دانشمندان دستورات باروت قرون وسطایی را با ماکت توپ قرن 15 امتحان کردند
    19 روز و 5 ساعت قبل

    کمی گوگرد ، ذغال سنگ ، نمک زیاد و ... و همچنان برای آتش بازی و سایر وسایل آتش بازی رایج است. یک تیم بین رشته ای از شیمی دانان و مورخان می خواستند در مورد چگونگی تکامل دستور العمل های مختلف باروت در طول قرن ها بیشتر بدانند ، زیرا اسلحه بازان اصلی اجزای اصلی را برای دستیابی به نتایج بهتر تغییر داده اند. محققان یافته های خود را در مقاله اخیر منتشر شده در مجله ACS Omega شرح دادند. آنها حتی تعدادی از د

    باروت که به عنوان پودر سیاه نیز شناخته می شود ، از نظر شیمیایی به اندازه کافی ساده است. این ترکیبی از گوگرد و زغال (کربن) است که به عنوان سوخت استفاده می شود و نیترات پتاسیم (KNO3) ، یک اکسید کننده که به نام نمک نیز معروف است. اولین بار برای جنگ در حدود 904 میلادی در چین استفاده شد ، استفاده از آن در اواخر قرن 13 در سراسر اروپا و آسیا گسترش یافته بود. دستور العمل های مدرن پودر سیاه نیاز به 75 درصد نمک ، 15 درصد ذغال و 10 درصد گوگرد دارد. اما اسلحه بازان قرون وسطایی طی قرون مختلف دستور العمل های مختلفی را آزمایش کردند که بسیاری از آنها شامل افزودنی هایی مانند کافور ، لاک یا براندی بود که هدف آنها هنوز مشخص نیست.

    در اواخر قرن 14 ، تولیدکنندگان کشف کرد که می توان عملکرد باروت را از طریق فرآیند آسیاب مرطوب به نام "کورنینگ" بهبود بخشید. هنگامی که سایر مواد با هم آسیاب می شوند ، نوعی مایع (اغلب ارواح مقطر) اضافه می شود و خمیر مرطوب تولید می شود. خمیر را قبل از استفاده در توپ می پیچانند و سپس خشک می کنند ، و آن توپ ها را قبل از استفاده در یک ملات توسط یک توپچی در زمین خرد می کنند. معمولاً در قرن 15 در اروپا استفاده می شد. روش استاندارد شامل آسیاب مواد همراه با ملات و مایه کاه و کاهش این مواد به یک پودر خوب می تواند تا 24 ساعت طول بکشد. هرچه اندازه ذرات کوچکتر و مخلوط شدن کاملتر باشد ، باروت سریعتر و م effectivelyثرتر خواهد سوخت. به ترتیب ، یک شیمی دان و مورخ در آکادمی نظامی ایالات متحده (معروف به وست پوینت) ، تصمیم گرفت که انرژی آزاد شده قبل و در حین احتراق توسط انواع مختلف دستورات باروت از دوران قرون وسطی را تجزیه و تحلیل کند. آنها به همراه دیگر نویسندگان خود امیدوار بودند که هدف ایجاد فرمولاسیون های مختلف را بهتر بشناسند و با جزئیات فنی مراحل اولیه تولید باروت بیشتر آشنا شوند.

    ابتدا بیش از 20 مورد را شناسایی کردند. دستور العمل های متفاوتی در متون قرون وسطایی بین سالهای 1336 تا 1449 میلادی ثبت شده است و برای تهیه دسته های مختلف باروت خود از این دستور العمل ها پیروی کرده است. ریگنر و همکاران نمونه های مارپیچ و گوشه دار را با استفاده از دماسنج بمب برای ثبت گرمای نسبی احتراق و سرعت واکنش آزمایش کرد. آنها برای اندازه گیری شروع احتراق (preignition) و سرعت انتشار احتراق ، و همچنین تجزیه و تحلیل بقایای هر یک از دستور العمل ها برای تعیین اثر بخشی احتراق ، از گرمای سنجی افتراقی استفاده کردند. تیم همچنین روش های مختلف آماده سازی نمونه و اثربخشی دستور العمل ها با و بدون افزودنی ها و همچنین انجام آزمایشات توپ با برد شلیک را مقایسه کرد.

    تیم دریافت که بین سالهای 1338 تا 1400 میلادی ، دستور العمل ها افزایش یافته است. درصد نمک و مقدار زغال را کاهش می دهد. این امر منجر به کاهش حرارت احتراق می شود ، اما برای تیراندازان قرون وسطایی در میدان جنگ ایمن تر است. پس از سال 1400 ، توپچی ها اجزای نسبی را کمی بیشتر اصلاح کردند و کمی نمک را کاهش دادند و گوگرد و زغال را به طرز چشمگیری افزایش دادند ، شاید برای یافتن تعادل مطلوب بین ایمنی تیرانداز و حرارت احتراق.

    تبلیغات

    "نیاز به دستورالعمل های ایمن تر "

    " نویسندگان می نویسند: "پیشنهاد شده است که یکی از دلایلی که دستور العمل های باروت در طول زمان تغییر کرده است ، نیاز به دستور العمل های ایمن تری است که توپچی های قرون وسطایی را در معرض خطر قرار ندهد یا به توپ ها آسیب نرساند." به نظر می رسد این واقعیت که دو دستور العمل قدیمی آنها مورد آزمایش قرار گرفته اند دارای بالاترین درجه حرارت احتراق هستند که این فرضیه را تأیید می کند. آنها اضافه کردند: "ممکن است توپچی ها از این دستور العمل ها استفاده نکرده باشند زیرا دارای فعالیت ترمودینامیکی بالایی هستند." از کافور و کلرید آمونیوم نویسندگان پیشنهاد می کنند که آب یا براندی ، به عنوان مثال ، ممکن است هدف دیگری داشته باشد که شاید تحقیقات بیشتر بتواند آنها را آشکار سازد. نویسندگان نوشتند که درک عملی متغیرهایی که بر توان م effectiveثر حاصل از باروت تأثیر می گذارد ، شامل خلوص مواد اولیه ، انواع ذغال سنگ ، اندازه دانه و روش های مخلوط کردن است. "آنها فهمیدند ، به عنوان مثال ، گلوله توپ با فشار گاز پرتاب شد نه شعله ، و زغال بید تهیه شده در یک ظرف بسته بسیار برتر از زغال بلوط ساخته شده در یک گودال سنتی است."

    با این حال ، ریگنر و همکاران همچنین خاطرنشان کرد که پیشرفت در جهت دستیابی به نسبت ایده آل مواد اولیه کند بوده و گهگاه یک قدم به عقب برمی دارد که این تغییرات را ناشی از تغییرات فیزیکی در توپخانه مورد استفاده در مدت مشابه (اندازه تفنگ ، انواع شلیک و بار پودر ، به عنوان مثال ).

    به گفته نویسندگان ، تحقیقات بیشتری لازم است تا مشخص شود که بهترین دستور العمل برای زمینه های تاریخی خاص کدام است. آنها قصد دارند مطالعات بیشتری را با تکنیک های مختلف انجام دهند که به آنها کمک می کند سطح و فاصله بین مواد اولیه دستور العمل های مختلف را مقایسه کنند ، که باید روش های پردازش قرون وسطایی ، به ویژه کورنینگ را بیشتر نشان دهد.

    DOI: ACS Omega ، 2021. 10.1021/acsomega.1c03380 (درباره DOI ها).





خبرهای دیگر از علوم پایه