МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙСТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ
Академия Государственной противопожарной службы
Кафедра: Философии
Дисциплина: «Философиянауки и техники»
РЕФЕРАТ
На тему: «Вклад М.В. Ломоносовав металлургию»
Выполнил: преподаватель УНК ОНД
старший лейтенант внутренней службыА.М. Данилов
Руководитель:
Заведующий кафедрой
доктор философских наук, профессорВ.Н. Липский
Москва 2011
Содержание
Введение
Из истории развития металлургии в России
Михаил Васильевич Ломоносов и металлургия
М.В. Ломоносов «Слово о пользе химии»
Заключение
Список использованной литературы
Введение
МЕТАЛЛУРГИЯ от греч. metallurgeo- добываю руду, обрабатываю металлы, metallon — рудник, металл и ergon — работа)[metallurgy] — область науки и техники и отрасль промышленности, охватывающих получениеметаллов из руд и других материалов, а также процессы, связанные с изменением химическогосостава, структуры и свойств металлических сплавов.
О происхождении железа, во множествеупоминается в летописях, например то, что в Кандахаре во время его завоевания арабамибыл найден железный столб высотой в 70 локтей. Хишам Ибн-Амир приказал откопатьего до основания, при этом было обнаружено, что столб был вкопан еще на 30 локтейв землю. Тогда он стал расспрашивать о нем, и ему сообщили, что один Тубба из Йеменавступил в их страну вместе с персами, и когда они овладели Индией, то йеменцы отлилииз своих мечей этот столб и сказали: «Мы не хотим идти отсюда дальше в другуюстрану», — и завладели Синдом. К сожалению, на этом обрывается глава о железе- конец ее утерян. Однако сообщение о железном столбе Бируни напрасно отнесено кнебылицам. Такой столб уже в его время более 600 лет стоял в Индии. Он сохранилсяи до наших дней. Вот что пишет Д. Неру в книге «Открытие Индии»:
«Древняя Индия добилась, очевидно,больших успехов в обработке железа. Близ Дели высится огромная железная колонна,ставящая в тупик современных ученых, которые не могут определить способ ее изготовления,предохранивший железо от окисления и других атмосферных явлений».
Колонна была воздвигнута в 415 г. в честь царя Чандрагупты II, скончавшегося в 413 г. Первоначально она находилась на востоке страны,была увенчана изображением священной птицы Гаруды и стояла перед храмом. В 1050 г. царь Ананг Пола перевез ее в Дели. Теперь она стоит на одной из площадей индийской столицы. Темнаяповерхность колонны на высоте человеческого роста блестит.
С давних времен стекались к ней толпыбогомольцев — считалось, что кто прислонится спиной к колонне и обхватит ее руками,тот будет счастлив. Колонна весит около 6,5 т, высота ее 7,3 м, диаметр у основания — 41,6 см, у верха-9,5 см. Она изготовлена почти из чистого железа (99,72%железа) и содержит лишь незначительные примеси углерода, серы и фосфора. Этим иобъясняется ее долговечность и антикоррозионная стойкость.
Древняя Индия славилась искусствомсвоих металлургов. О выплавке железа в Индии говорится в Брахманах — священных книгах,относящихся примерно к XIII-II вв. до н.э. Таким образом, ко времени создания колонныметаллургия Индии имела по крайней мере полутора тысячелетнюю историю и железо сталотаким обычным, что его употребляли для изготовления плугов. В наши дни научилисьделать и нержавеющую сталь, и железо такой чистоты, какой не знали древние металлурги.И все-таки искусство старинных мастеров достойно восхищения.
По вопросу о способе изготовлениязнаменитой колонны до сих пор нет единого мнения. Некоторые авторы заявляют, чтоколонна была отлита, другие предполагают, что колонна изготовлена методом сваркиотдельных криц массой по 36 кг и последующей их проковки, третьи считали, что древниеметаллурги для получения чистого железа растирали губку сварочного железа в порошоки просеивали его. А потом полученный чистый порошок железа нагревали до красногокаления и под ударами молота его частицы слипались в одно целое — сейчас это называетсяметодом порошковой металлургии. Из таких кусков железа, возможно, и составлена огромнаяколонна в Дели.
На сегодняшний день загадка Индийской колонны так и осталасьне разгаданной, но хотелось бы остановится подробнее на развитии металлургии в Россиии на вкладе Михаила Васильевича Ломоносова благодаря достижениям которого наше государствона десятки лет опередило современников.
Из истории развития металлургии в России
Человек научился получать железо с незапамятных времен. Применениеметеоритного железа — первый шаг по пути отказа от бронзы. С этого начался переходот бронзового века к железному. Археологические раскопки древних поселений в центральнойчасти России, на Урале, Украине, в Белоруссии, Закавказье и в ряде других районовпоказывают, что люди уже 2,5 — 3 тысячелетия тому назад умели получать железо изруд и изготовлять из него оружие, орудия труда и предметы домашнего обихода.
Позже чугун стали нагревать в горне вместе с куском железнойруды, что позволило превратить этот хрупкий чугун в ковкий металл — в сталь, вполнепригодную для изготовления нужных человеку предметов быта, орудий охоты, войны.Костровая металлургия сменилась горновой.
Появление в середине XIV в. доменных печей открыло возможностидля значительного увеличения выпуска металла. Демидовская металлургия знала кричноежелезо, домницы, а потом домны, литейный чугун, прокатное производство. В концеXVIII в. англичане вырвались вперед: появилась тигельная плавка стали. Новая технологияпредусматривала ведение процесса под силикатным шлаком, т.е. под битым бутылочнымстеклом.
Нужно было найти замену древесному углю: развитие металлургиипривело в свое время к тому, что в Англии и Ирландии леса были практически уничтожены.Еще во времена Кромвеля там предпринимались попытки выплавлять доменный чугун спервана каменном угле, которым богата Англия, а потом и на каменноугольном коксе. В конечномсчете двести лет тому назад была создана, как мы говорим теперь, коксовая доменнаяметаллургия. Появление доменной печи и бессемеровского конвертера, которым ознаменоваласьновая эра в черной металлургии, одновременно означало и конец тысячелетней эпохи“чистой" стали и начало нового периода — “грязной” стали.
Легирование железа открыло новую эру в металлургии, а значит,и в сфере потребления ее продукции.
В XVI — XVII вв. в России создаются первые железоделательныезаводы. Они строятся вблизи старинных русских городов — Тулы, Каширы, Серпухова,в Новгородском крае и других районах страны. Уже к концу XVII в. их суммарная производительностьдостигает 150 тыс. пудов. В начале XVIII в. Российская черная металлургия развиваетсяеще более быстрыми темпами. При Петре I Урал становится ведущим горнометаллургическимрайоном России. На Урале возникли крупные по тому времени железоделательные заводы- Каменский, Невьянский, Уктусский, Алапаевский и др. Одновременно продолжаетсярасширение и строительство предприятий в центральной части страны, близ Москвы,Липецка, Воронежа, в северо-западных районах. Эти заводы впоследствии сыграли большуюроль в материальном обеспечении русской армии и флота. Только один первенец уральскойметаллургии — Каменский завод с 1702 по 1709 г. выпустил 854 артиллерийских орудия и свыше 27 тыс. пудов снарядов к ним.
Усилия металлургов петровской эпохи не пропали даром. Выплавкачугуна и производство железа росли в первой четверти XVIII в. стремительными темпами,так с 30-х годов XVIII и до начала XIX в.Россия занимала 1-е место в мире по выплавке чугуна, вывозила значительную частьчугуна за границу, в т. ч. в Англию, где например, по данным академика С.Г. Струмилина, металлургическая промышленностьРоссии произвела в 1725 г.1165 тыс. пудов чугуна, т.е. свыше 19 тыс. т. Производительностьанглийских заводов не превышало 17 тысяч тонн, а в 1740 г. разница между производством чугуна в России и Англии уже насчитывала более 30 тысяч тонн. Такимобразом, за четверть века производство черных металлов в России увеличилось почтив восемь раз. В области черной металлургии наша страна вышла в то время на первоеместо в мире, оставив позади себя Англию, Францию, Германию и другие страны.
ломоносов металлургия горнорудное дело
Металлургическая техника России в конце XVIII в. не уступалазападноевропейской, а во многом даже превосходила ее. Уральские доменные печи, например,считались в то время крупнейшими в мире. Их высота доходила до 13 м, т.е. была почти предельной для печи, работавшей на древесном угле. Наибольший диаметр такой печи(в распаре) составлял почти 4 м, а ее недельная выработка достигала 200 — 300 т.Такая высокая производительность по свидетельству видного немецкого историка металлургииЛ. Бека, была недостижимой тогда для самых больших английских домен, работавшихна коксе.
В XVIII в. были заложены основы наукио металле, созданы первые технические школы — начальные, средние и высшие — дляподготовки квалифицированных кадров горнозаводского дела.
Михаил Васильевич Ломоносов и металлургия
«Рачения и трудов для сысканияметаллов требует пространная и изобильная Россия. Мне кажется, я слышу, что онак сынам своим вещает. Простирайте надежду и руки ваши в мое недро, и не мыслите,что искание ваше будет тщетно. Химическое искусство в средину гор проникнет и чтов них лежит без пользы очистит для умножения нашего блаженства; и сверх сего своегосильного в металлургии действия, иные полезные тебе плоды принести потщится».М.В. Ломоносов «Слово о пользе химии»
В России широкое развитие горногодела и металлургии началось в правление Ивана III Васильевича (1440-1505 гг.), которыйпредпринял первые попытки промышленно-технического сближения с Европой, выписываяоттуда мастеров горного дела. В 1491 г. в Печорский край была отправлена экспедициядля поиска серебряной руды. Экспедиция из нескольких русских и иностранных специалистовкроме серебра открыла на р. Цильме месторождения меди, что позволило России чеканитьмедную мелкую монету из собственного металла. К концу XVI в. горный промысел и металлургияшироко распространяются по всей России. Наиболее бурное развитие металлургия и железоделательноепроизводство получили при Петре I (1672-1725 гг.).
С начала царствования Петра I издается Указ: «Искать всякомулитому и кованому железу умножения, и стараться, чтобы русские люди тем мастерствомбыли изучены, дабы то дело в Московском государстве было прочно». А для тех,кто пытался бы утаить найденные руды, Указом предусматривались «жестокий гнев,неотложное телесное наказание и смертная казнь».
В 1725 г. по замыслу Петра I создаётся Академия, которая представлялав то время не только первое высшее научное учреждение страны, но и учебное заведение,включающее в себя среднюю и высшую школы — гимназию и университет. По инициативеАкадемии наук систематически организовывались экспедиции для изучения природныхбогатств России, главным образом Урала и Сибири. Для этого нужны были люди, искусныев инженерном мастерстве, знающие химию, геологию, горное дело и металлургию. Такихлюдей было крайне мало. Поэтому Академия наук приняла решение послать за границудля обучения химии, горному делу и металлургии трех молодых воспитанников академическогоуниверситета, отличавшихся трудолюбием и отличными способностями. Среди них были Ломоносов. Таким образом, делает вывод большой знаток творчества Ломоносова проф.Б.Н. Меншуткин, «целью посылки М.В. Ломоносова за границу было сделать из негометаллурга, который умел бы отыскивать руды и добывать из них металлы. И все полученноеим образование именно и было направлено к выработке из него дельного металлурга».Кроме того, и сам Ломоносов в свое время писал: «главное мое дело есть горнаянаука, для которой я был нарочно в Саксонию послан, также химия и физика».
Сначала Ломоносов попадает в Марбург. В одном из старейших европейскихуниверситетов под руководством известного немецкого естествоиспытателя и философаХристиана Вольфа он пополняет свои знания в области наук о природе. Затем его путьлежит в промышленный центр Германии — город Фрейберг, известный своими горными иметаллургическими предприятиями. В 1766 г. там была основана старейшая в Западной Европе высшая техническая школа — Горная академия, но отцом минералогии вгермании считается Георгий Агрикола горняк и металлург XVI в., немец по происхождению.Он перечислял науки, знание которых необходимо для занятия горным делом и полученияметаллов. Среди них философия «дабы он мог знать происхождение и природу подземногомира», медицина, астрономия, наука чисел и измерений, архитектура, рисованиеи вопросы права.
Во Фрейберге Ломоносов обучается у одного из крупных специалистовгорнорудного дела и металлургии Иоганна Генкеля. Он изучает химию, минералогию,геологию, пробирное искусство, основы добычи и переработки полезных ископаемых.Михаил Васильевич часто посещает металлургические заводы, шахты и рудники, расположенныев окрестностях Фрейберга, присматривается к работе мастеров, знакомится с действиемметаллургических печей и других агрегатов.
В упорной учебе миновало еще пять лет. В 1741 г. молодой ученый возвращается на Родину. С этого времени начинается его кипучая и необыкновенноразносторонняя деятельность в Петербургской Академии наук, продолжавшаяся четвертьвека. Это были годы тяжелого труда и выдающихся открытий, многие из которых на целыестолетия опередили свое время и поныне верно служат человечеству.
Однако наиболее активная деятельность Ломоносова в этой области началась лишьспустя два десятка лет после возвращения на родину. В 1763 году в типографии АкадемииНаук закончено печатание книги М.В. Ломоносова «Первые основания металлургии,или рудных дел» написанная им еще в 1742 г.
Подготавливая рукопись к изданию, ученый дополнил ее двумя «прибавлениями»:«О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном» и «О слоях земных».В первом прибавлении М, В. Ломоносов изложил теорию естественной вентиляции рудников,разработанную им на основе законов гидростатики. В разделе «О слоях земных»он рассмотрел некоторые проблемы геологии и изложил свои оригинальные представленияо происхождении рудных месторождений и полезных ископаемых, в частности торфа, каменногоугля и нефти. В этой работе ученый говорит, что объяснять строение земных недр следуетс применением «высоких» наук: механики твердых и жидких тел, металлургическойхимии и геометрии. М.В. Ломоносов резко отрицательно отзывается о тех естествоиспытателях,которые вместо всестороннего изучения явлений природы занимаются построением поверхностныхгипотез, основанных на пустых доводах или мечтательных предположениях.
/>
Иллюстрации к книге М.В. Ломоносова«Первые основания металлургии или рудных дел» (рудничные вентиляционныеустановки)
Труд «Первые основания металлургии, или рудных дел»представляет не только перечень различных рецептов в области металлургии, но такжеавтор привел в ней сведения о рудах, металлах и горючих ископаемых, перечислил поисковыепризнаки для рудных месторождений, рассматрел способы добычи полезных ископаемых,дал описание рудничного оборудования, подробно рассказал о плавильных операцияхи конструкциях плавильных печей и вспомогательных устройствах.
Он обобщил известные сведения по пробирному и сухому методаманализа и предложил ряд новых аналитических приемов. Четкость и обоснованность введеннойЛомоносовым горной терминологии, строгая последовательность в изложении, доступность,критическое отношение к установившимся научным представлениям, широкие обобщенияи новые, рекомендации — все это выгодно отличало монографию М.В. Ломоносова от многихизданных в тот же период зарубежных пособий по горному делу и металлургии.
Книга в то время получила широкое распространение. На ней воспитывалисьсотни замечательных русских металлургов и горных инженеров. Знаменитый академикПетербургской академии наук М.В. Ломоносов первым дал правильное понятие о рудныхжилах (скоплениях рудных залежей на поверхности или в недрах земли) и их возрасте.Причину происхождения руд он видел в деятельности подземных сил, в последствияхизвержений вулканов. Михаил Васильевич рассмотрел свойства различных металлов, описалспособы их получения. Он постоянно подчеркивал, что наука должна отвечать практическимзадачам. Его работы были написаны для мастеров горного дела и явились замечательнымпособием для многих поколений русских горняков и металлургов.
Ломоносов глубоко изучил опыт металлургического производстваи разработки месторождений полезных ископаемых и изложил основы методов, практическиприменяемых в горном деле и металлургии. Русский ученый старался выявить физическуюи химическую сущность производства металлов.
Описывая практические приемы, производственные установки и устройства,он сумел отобрать самое существенное, принципиально важное для осуществления тогоили иного процесса. Вместе с тем Ломоносов внес целый ряд оригинальных предложений.В частности, он первым предложил извлекать металлы из руд действием растворов химическихреагентов. Производство металлов Ломоносов считал важнейшей государственной задачей.Не только в научных трудах, но и в стихах и одах Ломоносова, постоянно звучит темапоиска и использования минеральных богатств России.
М.В. Ломоносов выявил ряд общих закономерностей в природе, лежащихв основе современной науки и техники. Эти закономерности являются фундаментом, накотором строится наука о металлах. Он установил принцип сохранения вещества и движения,справедливо названный «всеобщим естественным законом». Основные идеи этоговажнейшего закона природы ученый неоднократно высказывал уже в первых своих научныхработах, относящихся к 1741 — 1746 гг. Но наиболее четко и полно этот закон былсформулирован русским учёным в его замечательном письме к выдающемуся математикуЛеонарду Эйлеру, также прославленному петербургскому академику.5 июля 1748 г. Ломоносов писал: «Все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либонечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляетсякакому-либо телу, столько же теряется у другого. „
Всю жизнь Ломоносов трудился не покладая рук, для пользы и величия Отечества.О борьбе с врагами своими он писал: “За то терплю, что стараюсь защитить трудПетра Великого, чтобы выучились россияне, чтобы показали свое достоинство».И, обращаясь уже к истории и к будущему, говорил: «Восстани и ходи; восстании ходи, Россия. Отряси свои сомнения и страхи, и радости, и надежды сполна, красуйся,ликуй, возвышайся!»
Михаил Васильевич Ломоносов однимиз первых заметил растения-рудознатца и то что растительность над рудными жиламиизменяет свой обычный облик. Использовав «ботаническую формулу» М.В. Ломоносова,геологи открыли месторождения меди в центре Казахстана. В XVI в. использовали своеобразныегеоботанические поисковые признаки на руды. Так, русским послам, направляющимсяв страны Западной Европы, еще при Иване Грозном и позднее часто поручалось нарядус дипломатическими заботами «промыслить трав, которые растут, где бывает серебрянаяруда». Поиски руд по растениям теперь изучает специальная наука — биогеохимия.Таких «растений-геологов» известно более 40 видов. Добрым спутником залежейжелезных руд считают соссюрею, или горькушу многолетнее травянистое растение, произрастающеев Средней Азии, Сибири, на Дальнем Востоке. Ученые также установили, что зола излистьев березы имеет бурый цвет, если та росла на железорудном месторождении.
Металлы, попадая в растения, выбираютсебе различные места. Алюминий чаще всего задерживается в корнях растений, молибденсобирается в семенах, железо и марганец проникают в листья и хвою.
Михаил Васильевич вошел в историю России как создатель русской науки. Именнопо его планам при содействии графа Шувалова открылся первый университет. Пушкинписал по этому поводу: «Ломоносов был великий человек. Между Петром I и ЕкатеринойII он один является самобытным сподвижником просвещения. Он создал первый русскийуниверситет; он, лучше сказать, сам был первым нашим университетом».
Заключение
Работы великого ученого оказали влияние на развитие горно-заводскогодела и металлургии. Он по праву может считаться первым учителем русских рудознатцеви металлургов.
/>
Памятник М.В. Ломоносову работынародного художника СССР С.Д. Меркулова
«Благодаря непреклонной воле, решительности и необычайнойэнергии из деревенского мальчика, крестьянина-рыболова, всего лишь в 19 лет начавшегошкольную учёбу, выросла грандиозная фигура величайшего мыслителя, опередившего нацелое столетие своих современников, прокладывавшего новые пути, открывавшего новыегоризонты в различных областях точных наук, писателя, общественного деятеля, стойкогои открытого борца за высшие интересы науки и просвещения, не смущавшегося в этойбескорыстной и непреклонной борьбе ни дружбой, ни “приятством, никакими побочнымисоображениями”» (акад.В. Стеклов).
Список использованной литературы
1. М.В. Ломоносов — основатель Московского Университета. По мат. книги Б.Н.Меншуткина «Жизнеописание Михаила Васильевича Ломоносова». Изд. АН СССР,Москва-Ленинград, 1947
2. Ломоносов М.В. Полное собрание сочинений. т.5 Труды по минералогии, металлургиии горному делу 1741-1763 гг — 1954
3. Е.Н. Лебедев. Ломоносов. — М.: «Молодая гвардия», 1990. — 605 с.
4. Дягилев Ф.М. Из истории физики и жизни ее творцов-М.: Просвящение, 1996- 255 с.
5. Мезенин Н.А. Занимательно о железе М., Металлургия,1977.152 с.
6. Кафенгауз Б.Б. О «Российской минералогии» М.В. Ломоносова. Истор.архив. М. — Л.: Изд. АН СССР, 1950, т. V, с.334.
7. Вернадский В.И. О значении трудов М.В. Ломоносова в минералогии и геологии/ О-во любителей естествознания, антропологии и этнографии. — М.: Т-во тип. А.И.Мамонтова, 1900. — 34 с
8. Материалы статьи «Из истории горного дела и геологии в России»авторы: А.П. КАРПИКОВ, А.В. ЧИРКОВ
9. Википедия — свободная энциклопедия
10. http://geo. web.ru/druza/a-Lomon_0. htm
11. http://www.base-metal.ru