О чем пишут научно-популярные журналы мира
От микроскопа до кастрюли
Микроскопы, телескопы, термометры, светофоры и кастрюли — что общего между ними? Оказывается, стекло — учитывая, что кастрюли тоже нередко делают из него. Об истории получения современных сортов этого универсального материала рассказал журнал «American Scientist» (США).
Сотни лет секреты стекловаров, найденные практическим опытом, передавались мастерами своим сыновьям, и даже учебные пособия писались так, что могли принести пользу только под руководством опытного мастера. Но к середине XIX века стало ясно, что оптику для высококачественных микроскопов и телескопов невозможно делать по наитию. Даже лучшие объективы давали искажения, в их стёклах встречались оптические неоднородности. Только в 1880 году немецкий химик Фридрих Отто Шотт начал систематически экспериментировать с добавлением в стекольную шихту различных элементов и осенью следующего года дошёл до бора. Так появилось боросиликатное стекло, идеальное для оптических приборов. Шотт послал образцы своему коллеге Эрнсту Карлу Аббе, тот отозвался восторженно: «Проблема дефектов оптического стекла решена!» и пригласил Шотта в Йену, где сам Аббе работал с известным производителем оптики Карлом Цейсом.
Шотт и Аббе разработали стекло для термометров. К середине XIX века, когда необходимая точность измерения температуры и в науке, и в медицине, и на производстве повысилась, оказалось, что со временем градусники искажают свои показания. Нагревание и охлаждение слегка меняют форму стеклянной ампулы со ртутью, и при очередном измерении результаты оказываются искажёнными. Боросиликатное стекло, практически не меняющее форму и размеры при изменениях температуры в широком диапазоне, идеально подошло для термометров. А Цейс, Шотт и Аббе, сохраняя свои секреты, стали монополистами в производстве стёкол для лабораторной посуды, биноклей, микроскопов, телескопов и оптических прицелов.
Неожиданным образом проблемы влияния температуры на стекло отразились на истории железных дорог. В начале ХХ века Америка покрылась развитой сетью рельсовых путей и во избежание катастроф потребовались светофоры. На самых ответственных разъездах в светофорах горели дуговые лампы, раскалявшие стеклянный «глаз», да и обычные эдисоновские лампы накаливания давали много тепла. Когда в красной линзе от частого нагрева и охлаждения, особенно сильного в дождь или зимой, накапливались напряжения, она лопалась, и машинисту оставалось только гадать, что предписывает светофор. Компания «Корнинг», занимавшаяся выпуском оптического стекла, в том числе светофильтров, нашла рецепт стекла, не боящегося таких перепадов. Но тут встала чисто экономическая проблема. Возник бум продаж новых стёкол, однако вскоре оказалось, что они при любой погоде могут служить чуть ли не вечно, и продажи резко упали. Надо было найти для нового стекла, не боящегося перепадов температуры, какое-то другое применение.
Помощь пришла с кухни. Как-то летом 1913 года физик Джесси Литтлтон, недавно нанятый в ту самую «Корнинг», принёс на работу пирог, испечённый накануне его супругой Бесси. Выяснилось, что испортилась их металлическая форма для пирогов, и хозяйка потребовала замену. Литтлтон взял стеклянную банку для аккумуляторов, обрезал её верх, получив нечто вроде сковородки, и предложил её для пирога. Замена оказалась очень удачной: степень готовности можно было определять на глаз, запёкшееся тесто не прилипало ко дну и стенкам, не пригорало, готовка шла быстрее (что удивило физика: казалось бы, металл должен лучше пропускать жар, чем стекло). И отмывать сковороду после готовки стало гораздо легче, стекло не сохраняло запах блюда. Но главное — результат настолько понравился коллегам и начальству Литтлтона, что по их просьбам физик стал каждый день приносить на работу новое творение Бесси — от каш до жареных бифштексов, так что стеклянная посуда доказала свою универсальность. И вскоре фирма расширила ассортимент изделий. Пришлось только немного изменить рецептуру стекла, ибо вариант для аккумуляторных банок содержал свинец. Перед началом выпуска стеклянных кастрюль, сковородок, форм для выпечки и чайников прочность изделий проверяли, бросая на них с разной высоты полукилограммовый груз. Фаянс разбивался при падении груза с 15 см, глиняная посуда — с 25 см, а стеклянная кастрюля выдерживала и удар с высоты метра.