Lutte contre la nuit (II)

1990/12/01 Mujika, Alfontso - Elhuyar Fundazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika
• Historia

La première révolution dans l'histoire de l'éclairage: le gaz

XVIII. À la fin du XXe siècle, une révolution rapide a eu lieu avec l'apparition d'un nouveau combustible dans l'éclairage artificiel, le gaz. Voyons comment cela s'est passé.

En 1680 Johann Joachim Becher a découvert qu'en faisant la distillation sèche de la houille, c'est-à-dire en chauffant la houille dans un bol sans air, la houille était un gaz. En brûlant ce gaz, il vit qu'il donnait une flamme assez vive et l'appela lumière philosophique. Dans les années suivantes, d'autres tentatives ont eu lieu, comme par exemple en 1739 Clayton a également obtenu du gaz à partir de la houille.

En 1783, Jan Pieter Minckeler, professeur de chimie à l'université belge de Louvain, a éclairé sa salle de conférence à gaz, mais ces séances isolées n'ont pas eu de conséquences pratiques. Philippe Lebon a étudié le bois en 1786 dans des récipients fermés et a prouvé que le gaz ainsi produit servait pour le chauffage et l'éclairage.

Gaz d'éclairage

Avant de donner suite à l’histoire, nous définissons ce gaz:

Le gaz d'éclairage est un mélange de gaz qui est brûlé avec des flammes vives vives. Il n'a pas de couleur, mais une odeur particulière. Sa densité varie de 0,44 à 0,62 grammes par litre, en fonction de la température de production de charbon. Il peut être extrait de nombreuses matières premières (bois, tourbe, houille, résine, pétrole, etc.) par distillation sans air. Ces matières premières sont principalement constituées de carbone, d'hydrogène et d'oxygène, qui, après une distillation sèche, produisent différents composés volatils. Certaines d'entre elles, lorsqu'elles sont refroidies, se condensent et se liquent, comme l'eau et le goudron, tandis que d'autres ne cessent d'être des gaz.

William Murdock, inventeur anglais qui a apporté le gaz d'éclairage du laboratoire à l'industrie et aux rues.

Ce sont ces dernières qui, une fois purifiées, forment le gaz d'éclairage. Ils sont principalement hydrogène, méthane, oxyde de carbone, bencol, éthylène, acide carbonique et azote. En entourant un objet à 500ºC, ce mélange de gaz durcit. L'intensité lumineuse de la flamme dépend en premier lieu de la proportion d'hydrocarbures lourds – éthylène, benzol – présents dans le mélange gazeux. Ces hydrocarbures, à la température de la flamme, se dissocient en libérant le carbone en petites fractions. Ces fractions de carbone donnent à la flamme une couleur jaune spéciale en s'élevant.

Deuxièmement, il dépend de la proportion de méthane, qui ne génère pas de flamme vive lors de la combustion, mais qui apporte une température élevée à la flamme, car il sert à élever la fraction de carbone. Enfin, l'intensité lumineuse de la flamme dépend de la quantité d'air ajoutée à la combustion. La faible apport d'air provoquera la fuite dans l'atmosphère de certains hydrocarbures sans brûler totalement, au détriment de la vitalité de la flamme. La flamme sera bleue, comme celle produite lors de la combustion d'alcool. En outre, l'ajout excessif d'air empêche la dissociation du carbone et la perte de luminosité de la flamme.

Et le gaz est arrivé dans les rues urbaines

Reprenons l'histoire. Après plusieurs tentatives sans influences pratiques claires, l'Écossais William Murdock fut l'un des principaux moteurs du charbon, avec la dénomination qui lui fut donnée à l'époque. Il prenait une vessie de bœuf, la remplissait de gaz de charbon et la soufflait (comme aujourd'hui les ballons gonflent) et mettait dans le trou l'extrémité d'un tube étroit et allumait le feu à l'autre bout du tube, obtenant une belle flamme. Il a commencé à faire de telles séances et pour 1792 il a éclairé sa maison et son usine avec du gaz de houille.

En 1803, Boulton et Watt (James Watt, inventeur de la machine à vapeur) ont illuminé leurs usines dans le quartier londonien de Soho. Un suiveur de William Murdock, Samuel Clegg, a amélioré la technologie de production de gaz, inventant des équipements pour la condensation de vapeurs de goudron et découvrant un système de lavage de gaz à la chaux. Murdock et Clegg créent une société pour le déploiement des installations de gaz.

Image schématique du brûleur Auer. La lampe Auer est à incandescence. Le gaz ne produit pas de lumière, la combustion du gaz produit de la chaleur et chauffe le portefeuille. Lorsque la housse s'élève, elle émet des radiations lumineuses.

Un petit magasin de gaz a été éclairé à Londres et les citoyens étaient créés et restés en vue. En 1810, la mairie de Londres autorisa l'installation d'éclairage public dans plusieurs rues. Une fois les travaux exécutés et tout prêt pour l'inauguration, au dernier moment la mairie a procédé à retirer l'autorisation. Il a précédemment demandé à un groupe de scientifiques de lui conseiller sur la sécurité des installations de gaz et les scientifiques ont déclaré qu'une petite fuite de gaz dans le tuyau pourrait provoquer une explosion et détruire le quartier en cas d'incendie.

Alors Clegg a eu quelque chose. Le maire de Londres et tous les conseillers ont été invités à manger. La salle à manger était équipée d'un éclairage à gaz, mais ce n'était pas un hasard pour les autorités municipales. Après le repas, Clegg est soudainement apparu avec un piquillo dans les mains et leur a dit: "Avant de partir, je veux vous enseigner quelque chose sur l'opinion scientifique que vous avez demandée". Il a approché le tuyau de gaz et a commencé à frapper avec le pilori. Quand il a réussi à percer le tube, il a encerclé le feu dans le trou. À leur vue, les conseillers, effrayés, se dirigèrent vers la porte de la salle à manger, mais la porte était verrouillée. Cependant, l'explosion attendue n'a pas eu lieu, mais seulement une flamme pacifique a été expulsée du trou. Ainsi ils ont montré la sécurité de l'installation et naturellement ont récupéré l'ok.

En 1814, l'éclairage public à gaz de Londres fut inauguré et se répandit rapidement en Europe. Après Londres est venu de Paris en 1817; à Hanovre en 1825, Berlin en 1826, Francfort en 1828, Vienne en 1833, Barcelone en 1842, Hambourg en 1846, etc. Quant à l'Amérique, il convient de mentionner que dès 1801 Henfrey a éclairé une grande salle de Baltimore avec du gaz extrait du lignite et que l'éclairage public de gaz de Baltimore a été inauguré en 1816. Aux États-Unis, il s'est développé aussi vite qu'en Europe.

Il s'est développé rapidement, mais il ne faut pas oublier que le gaz est dangereux. En effet, lorsque le gaz et l'air sont réunis dans certaines proportions, un volume de gaz de 6 à 10 volumes d'air est produit un mélange explosif. Le risque d'explosion n'est pas le seul risque pour le gaz. Comme on le sait, le gaz est toxique; une proportion de gaz de 3% dans l'air d'une pièce suffirait à tuer les personnes qui y sont. Cependant, la présence de gaz est facilement perceptible par l'odeur, de sorte que sa proportion dans l'air est de 0,0001%. Par conséquent, au début, il y avait plusieurs explosions et accidents, car il s'agissait d'une nouvelle technologie, mais cependant, ses avantages par rapport aux bougies et les lampes à huile étaient nettement supérieurs à la dangerosité qu'il portait avec lui.

Comme il a été dit, l'éclairage à gaz s'imposa rapidement dans l'éclairage public des villes. le long de la première moitié du XXe siècle, s'étendant successivement à l'éclairage intérieur. Cependant, dire que l'éclairage à gaz s'est rapidement développé ne signifie pas que vous ne trouvez pas d'ennemis sur le chemin. En fait, la progression des systèmes d'éclairage jusqu'alors était difficile, de nouvelles possibilités s'ouvrirent et il faut penser qu'elle affecterait assez le style de vie de la société d'alors.

Alors la science a été retrouvée avec la religion, bien que la force de l'Eglise n'était plus la même à l'époque du Galileo. Les intégristes religieux ont utilisé des raisons théologiques contre la technique: C'est Dieu qui a fondé la nuit pour éliminer la fatigue du travail du jour par le repos et le sommeil. Lutter contre la nuit était donc lutter contre Dieu. XIX. Dans les journaux et magazines du début du siècle ont été publiés des écrits très étranges contre l'éclairage à gaz, mais, comme nous l'avons vu, ce fut une tentative ratée.

Améliorations des lampes à gaz

La lampe Auer a rivalisé avec l'électrique. À la fin du siècle dernier, des annonces comme celui-ci apparaissaient dans les journaux.

L'éclairage à gaz a eu un développement intense et rapide, non seulement géographiquement, mais aussi en termes de qualité de l'éclairage et des équipements. Dès le début, les améliorations ont porté sur l'augmentation des performances des lampes. La pièce la plus importante dans les lampes à gaz est le brûleur, qui doit donner la forme appropriée à la flamme, car sinon le jet de gaz qui sort par la bouche du tube sera mélangé peu d'air et provoquera une flamme hita qui se formera suie.

Les brûleurs étaient fabriqués en fer, laiton, porcelaine ou stéatite. Les non-métalliques étaient meilleurs, ils n'absorbaient pas autant de chaleur et ne s'obstruaient pas par les oxydes. Les premiers brûleurs avaient un seul trou circulaire et donnaient une flamme en forme de flèche, ils n'étaient pas très appropriés. Ensuite, le brûleur coupé ou le papillon a été inventé. C'est un bouton sphérique et le gaz sort d'une fente étroite, donnant une flamme lisse, plus large que longue et de grande surface. D'autre part, dans les maisons a été largement utilisé le brûleur type couronne ou le brûleur Argand, qui a été appelé par analogie avec la lampe Argand, dans le numéro précédent: il est circulaire, a entre 12 et 24 trous dont sort le gaz formant une flamme circulaire. Ainsi, l'air passe par l'extérieur et par l'intérieur de la flamme, améliorant la combustion.

La deuxième génération de brûleurs apparut plus tard. La luminosité de la flamme est une fonction exponentielle de la température. Il convient donc de maximiser la température de la flamme. En chauffant l'air à 500ºC, on a observé que la puissance lumineuse des brûleurs était doublée. Conscients de cela, de nouvelles lampes ont été conçues pour préchauffer l'air et le gaz à utiliser dans la combustion. C'est ce qu'a fait pour la première fois le célèbre inventeur allemand Siemens lorsqu'il a inventé la lampe qui porte son nom : pour lui donner la même intensité de lumière, il y avait un tiers de moins de consommation de gaz que les autres brûleurs.

Aujourd'hui, les lampes Auer sont encore très utilisées dans des endroits où les lignes d'énergie électrique n'arrivent pas, comme des tentes, des bordas, etc. Les lampes Auer les plus récentes en vente dans les magasins utilisent du gaz propane et disposent d'un allume-cigare synchronisé avec le robinet à gaz, l'allumage étant automatique. Il est moins cher et plus performant que la lampe de poche électrique. En outre, l'intensité lumineuse peut être réglée.

Outre l'amélioration des brûleurs, plusieurs tentatives d'amélioration du gaz ont été faites pour augmenter la capacité lumineuse du gaz. Cependant, tous ces programmes ont été suspendus au XIX. Quand à la fin du XXe siècle Auer a inventé la lampe à incandescence, le brûleur Auer ou la lampe Auer, en initiant les brûleurs de troisième génération, car dans cette lampe ne tient pas compte de la capacité lumineuse du gaz. Dans ce brûleur, la flamme est entourée d'une housse ou d'une chemise, composée de 99% d'oxyde de thorium et de 1% d'oxyde de zérium.

La combustion du gaz soulève le portefeuille et les réactions chimiques qui se produisent dans ses composants émettent un rayonnement visible. Par conséquent, la lampe Auer a représenté un changement qualitatif important par rapport à toutes les sources de lumière existantes jusqu'alors. En fait, dans toutes les lampes précédentes – torches, lampes à huile, bougies, lampes à gaz – l'élément qui s'élevait était le carbone. Dans la lampe Auer sont d'autres éléments. Les gaines incandescentes nécessitent un processus de fabrication long et compliqué, mais le rendement de cette lampe est très élevé.

Il faut savoir que lorsque Auer lança sa lampe, Edison avait inventé la lampe électrique et que pendant des années deux lampes étaient en compétition. Et aujourd'hui, lorsque nous nous dirigeons vers la montagne ou quelque part avec la tente, il ne fait aucun doute que le soi-disant "lumigas", à savoir la lampe Auer, donne plus de lumière et moins cher que l'éclairage électrique.

Enfin, un tableau présente l'avancement réalisé par l'éclairage à gaz, c'est-à-dire l'intensité lumineuse obtenue par mètre cube de gaz brûlé en fonction du brûleur utilisé:

Brûleur simple Brûleur Argand Brûleur Siemens Brûleur à incandescence Auer