Wyszukiwanie zaawansowane Wyszukiwanie zaawansowane
KSIĘGA PIERWSZA (1801—1815)
I. Zamknięcie starego stulecia.
II. Pierwszy Konsul
III. Ruch umysłowy na przełomie wieków.
IV. Podróże i badania geograficzne
V. Od koronacyi do pokoju w Pressburgu.
VI. Pogrom Prus
VII. Walki w Hiszpanii
VIII. Wojna z Austryą
IX. Księstwo Warszawskie
X. Zatargi z Papieżem
XI. Dwa lata pokoju
XII. Kodyfikacye prawodawcze
XIII. Styl Empire w architekturze i sztuce stosowanej.
XIV. Muzyka
XV. Dziennikarstwo
XVI. Rosya, Szwecya, Turcya do r. 1812
XVII. Rok 1812
XVIII. W rozbiciu
XIX. Ostatnie walki
XX. Świat niewieści
XXI. Malarstwo
XXII. Fizyka
XXIII. Wynalazki i ulepszenia techniczne
XXIV. Astronomia
XXV. Reakcya, restauracya
XXVI. Po za Europą
KSIĘGA DRUGA (1815—1830)
I. Kongres wiedeński
II. Święte przymierze
III. Romantyzm
IV. Europa pod panowaniem reakcyi
V. Wyzwolenie Grecyi
VI. Królestwo Polskie
VII. Chemia
VIII. Teatr
KSIĘGA TRZECIA (1830—1848)
I. Wojna polsko-rosyjska w 1831 r.
II. Literatury słowiańskie
III. Kraina wszechwiedzy
IV. Dzieje polityczne od roku 1830 do 1848
V. Wolne miasto Kraków
VI. Nauki przyrodnicze
VII. Przemysł żelazny i maszyny parowe
VIII. Rok 1848 i jego następstwa
VIII. Szkolnictwo
IX. Medycyna
X. Ziemie polskie
KSIĘGA CZWARTA (1848—1871)
I. Wojna krymska
II. Od kongresu paryskiego do pokoju w Villafranca
III. Podróże naukowe
IV. Czasy Wielopolskiego
V. Europa po wojnie włoskiej
VI. Po ustąpieniu Wielopolskiego
VII. Kierunki filozoficzne
VIII. Medycyna
IX. Od Szlezwiku do Sadowy
X. Wojna secesyjna i cesarstwo Meksykańskie
XI. Dzieje polityczne do r. 1870
XII. Fotografia
XIII. Wojna niemiecko-francuska
XIV. Astronomia
KSIĘGA PIĄTA (1871-1900)
XV. Europa w epoce bismarkowskiej
XVI. Podróże i badania geograficzne
XVII. Wynalazki i udoskonalenia techniczne
XVIII. Literatura
XIX. Dzieje polityczne do końca wieku
XX. Sztuka
XXI. Historyozofia
XXII. Wystawy
Mody

XVII. Wynalazki i udoskonalenia techniczne


Lokomotywa elektryczna Heilinanna.
Lokomotywa elektryczna Heilinanna.

Z pośród niezliczonych wynalazków XIX-go stulecia najwięcej przyczyniły się do podniesienia kultury i ułatwienia pracy ludzkiej te, w których główną rolę odgrywały elektryczność i para. Pomimo, że zastosowanie pary było dawniejsze niż elektrycznyść i odrazu dało wyniki nadzwyczajne przy maszynach i lokomotywach, zastosowania elektryczności zwróciły uwagę powszechną i zaczęto odrazu pokładać w nich wielkie nadzieje. Z tego względu przystępujemy przedewszystkiem do opisu wynalazków i ulepszeń technicznych, osiągniętych przy pomocy elektryczności. 

Znacznemu udoskonaleniu uległy najpierw sposoby otrzymywania prądów elektrycznych. Pierwotny stos Volty i ogniwa najprostsze, dające prąd słaby i krótkotrwały, zostały zupełnie przeistoczone. Z biegiem czasu utworzyło się wiele nowych systemów, z których każdy miał swe zalety czy to pod względem siły, czy też stałości prądu. Do najbardziej używanych zaliczyć należy ogniwa Daniella, stosowane w telegrafii, Bunsena i Grovego (w laboratoryach), Smee’go, Leclanche’a (przy dzwonkach elektrycznych), Fullera, De la Rue, Clarka i wiele innych, których liczba wzrastała nader szybko. Wszystkie te ogniwa zawierają jedną lub dwie ciecze, nie są więc przenośne; starano się zatem udoskonalić stos Yolty i ztąd powstały baterye suche, które, jako łatwo przenośne i nie wymagające żadnych starań, zaczęto stosować do celów lekarskich i w gospodarstwie domowem. Zawierają one, podobnie jak i elementy mokre, cynk i węgiel, oprócz tego odczynniki chemiczne, które, działając na cynk, wytwarzają prąd elektryczny. Wszystkie powyższe baterye, suche jak i mokre, są same źródłem elektryczności i nazywają się „pierwotnemi“. Prócz nich są w użyciu inne baterye, zwane „wtórnemi”, gdyż gromadzą elektryczność i są jej zbiornikami, podobnie jak butelka lejdejska gromadzi wyładowania z maszyny elektrycznej. Pierwszą taką bateryę wtórną, czyli akumulator, zbudował Gaston Plante. Użył on dwóch arkuszy blachy ołowianej, rozdzielonej płótnem Inianem, umoczonem w rozcieńczonym kwasie siarczanym, i naładował elektrycznością przez połączenie blach ołowianych z bateryą pierwotną; wówczas, po przerwaniu prądu, jedna blacha staje się biegunem dodatnim, druga-ujemnym bateryi wtórnej. W tym stanie akumulator działał słabo i nie mógł być stosowany do celów praktycznych; dzięki ulepszeniom Faure’a, Sellona i Volckmara akumulatory stały się zbiornikami elektryczności, którą każdej chwili można wyładować w celu otrzymania światła elektrycznego, jako motoru do poruszania statków, tramwajów i. t. p. 

Robert Bunsen (1811 † 1896).
Robert Bunsen (1811 † 1896).

Gdy w r. 1821 prof. Seebeck w Berlinie odkrył trzecie źródło elektryczności, wykazując, że ciepło może zastąpić powinowactwo chemiczne, powstały t. zw. stosy termoelektryczne. Jeżeli weźmiemy dwie pałeczki z antymonu i bizmutu, stykające się ze sobą w jednem miejscu, i punkt połączenia ogrzewać będziemy przy pomocy lampki spirytusowej, a dwa pozostałe końce pałeczek połączymy drutem, wtedy przy różnicy temperatur powstanie również różnica w ich stanie elektrycznym i przez drut przepływać zacznie prąd w kierunku od antymonu przez drut do bizmutu. 

Maszyna magnetoelektryczna „Compagnie Alliance”.
Maszyna magnetoelektryczna „Compagnie Alliance”.

Takie ogniwo termoelektryczne przedstawia analogię ze sosem Volty; własność wytwarzania prądu nie ogranicza się do dwóch powyższych ciał, lecz stosuje się i do wielu innych, chociaż w różnym stopniu. Ogniwa te dają prąd słabszy, niż poprzednie, lecz odznaczają się nadzwyczajną czułością i dla tego używają się głównie przy badaniach naukowych dla wykrycia słabych różnic temperatury, gdyż stosy termoelektryczne są o wiele czulsze od termometrów rtęciowych. Probowano stosować te stosy i do celów praktycznych, łącząc kilkadziesiąt ogniw w jedną bateryę. Używają się tutaj metale następujące: stop bizmutu z antymonem oraz żelazo. Spojenia tych metali są wygięte w pierścienie, idące jedne nad drugiemi, i tworzą walec z ogniw, wewnątrz którego znajduje się palnik gazowy, ogrzewający spojenia. Termobaterye są używane we Francyi do telegrafów, mogą, również służyć do mniejszych instalacyi światła elektrycznego lub jako motory do użytku domowego. 

Wszystkie powyższe ogniwa dają prądy względnie słabe i nie nadają się do większych instalacyi. Prądy silne otrzymano z maszyn magneto- i dynamo-elektrycznych dopiero w drugiej połowie stulecia po zastosowaniu najnowszych badań teoretycznych. Badania te dotyczyły zależności, jaka istnieje między elektrycznością a magnetyzmem, i doprowadziły do rezultatów nadzwyczajnych. Maszyny elektryczne zaczęły rozpowszechniać się coraz bardziej, służąc do oświetlenia wielkich gmachów, jako motory do wprawiania w ruch śruby statku, kół wozu, do wind oraz do celów przemysłowych, gdzie potrzebna jest siła mechaniczna. Zasada budowy tych maszyn polega na zamianie energii magnetycznej na elektryczną, Już w r. 1832 zbudowano maszynę, dającą prąd elektryczny przy przesuwaniu się szpulek, owiniętych drutem, dokoła biegunów magnesu. Maszyna ta zainteresowała przedewszystkiem fizyków, aw praktyce znalazła zastosowanie po raz pierwszy w r. 1854. W tym też czasie zawiązało się w Paryżu pierwsze stowarzyszenie „Compagnie Alliance”, mające na celu budowę wielkich maszyn magnetoelektrycznych w celach oświetlenia. Ponieważ główną częścią składową takich maszyn były magnesy, zwiększało to znacznie ich koszt; przytem dawne maszyny magnetoelektryczne były nadzwyczajnych rozmiarów, gdyż trzy razy większe i dwa razy cięższe od dzisiejszych. Braki te starano się usunąć przez zastąpienie magnesów elektromagnesami, co udało się uskutecznić z dobrym rezultatem Siemensowi w r. 1866. W maszynie Siemensa niema wcale magnesów, a te resztki magnetyzmu, jakie pozostają w żelazie miękiem od czasu ostatniego użycia maszyny, służą do dalszego jej działania.

Maszyna elektromagnetyczna Wiede’go.
Maszyna elektromagnetyczna Wiede’go.

Olbrzymia maszyna dynamo (1000 kilowatt) berlińskiej centrali elektrycznej.
Olbrzymia maszyna dynamo (1000 kilowatt) berlińskiej centrali elektrycznej.

Gdy szpulkę, owiniętą drutem, przesuwać będziemy około biegunów tak słabego magnesu, natenczas prądy indukcyjne, jakie poczynają się wytwarzać, zaczną podnosić siłę magnesów, które tym sposobem staną się elektromagnesami, tem silniejszemi, im dłużej będziemy obracać szpulki dokoła biegunów; trwa to dopóty, dopóki nie nastąpi zupełne nasycenie magnesu, wtedy maszyna wytwarzać zacznie prąd stały. Przy podobnem urządzeniu można otrzymać energię elektryczną, niezależnie od początkowej siły magnesu, który wzmacnia się stopniowo skutkiem działania prądów indukcyjnych; można więc na tej zasadzie zamienić energię mechaniczną na elektryczną bez pośrednictwa magnesów, które były niezbędne przy maszynach magneto-elektrycznych. Siemens stworzył zasadę budowania maszyn dynamo-elektrycznych, na których wspiera się cała dzisiejsza elektrotechnika. Pierwsze próby budowy maszyn dynamo były nieudolne i trzeba było wiele trudów, aby odkrytą przez Siemensa zasadę dynamo-elektryczną doprowadzić do udoskonalenia. Dawne maszyny dynamo były puszczane w ruch siłą rąk, gdy dzisiejsze obracają się przy użyciu pary. 

Maszyny dynamo o prądzie stałym służyły do oświetlenia elektrycznego lub jako motory; przy innych zastosowaniach natrafiano na znaczne trudności, które dało się usunąć dopiero po zastosowaniu maszyn o prądzie zmiennym. 

Doniosłość odkrycia Siemensa zrozumiano należycie dopiero wtedy, gdy zastosowano maszyny dynamo-elektryczne do przenoszenia siły na odległość. Przed wynalezieniem maszyn dynamo, przenoszono siłę na odległość z pomocą liny, poruszanej przez turbinę, która obracała się przez silny spadek wody; tą drogą można było puścić w ruch fabrykę, odległą od spadku wody na parę tysięcy metrów. Ponieważ ten sposób przenoszenia siły powodował znaczną stratę energii, przemyśliwano nad innemi, bardziej produkcyjnemi sposobami. 

W połowie stulecia Jacobi dowiódł, że dynamo maszyna, która, będąc obracaną przez motor, daje prąd, sama może służyć jako motor, skoro przez nią przepuścić prąd elektryczny; posłużyło to za zasadę do przenoszenia siły na odległość z pomocą elektryczności. 

Pierwsza kolej elektryczna (Berlin 1879).
Pierwsza kolej elektryczna (Berlin 1879).

Pierwszy tramwaj elektryczny (Gross Lichterfelde pod Berlinem).
Pierwszy tramwaj elektryczny (Gross Lichterfelde pod Berlinem).

W tym celu umieszcza się w dwóch różnych punktach A i B, znacznie od siebie odległych, dwie maszyny dynamo i łączy się się je przewodnikami; gdy maszynę A obracać z pomocą motoru, wysyłać ona będzie po przewodnikach prąd do punktu B, a prąd ten obracać będzie umieszczoną tam dynamo maszynę, która już może służyć za motor; tym sposobem siła zostanie przeniesioną na pewną odległość z punktu A do B. Energia mechaniczna zostanie zamieniona na elektryczną (w punkcie A), ta zaś przetwarza się znów w mechaniczną (w punkcie B). I przy tym procesie musi nastąpić pewna strata energii; przy użyciu dobrych maszyn i przewodników nie przekracza ona 10 do 25%, skuteczność instalacyi wynosi więc 75 do 90%, co znaczy, że na każde 100 koni parowych, zużytkowanych w punkcie A do wprawiania w ruch maszyny dynamo, w B otrzymujemy siłę 75 do 90 koni parowych. 

Ten sposób przenoszenia siły zaczęto stosować w praktyce dopiero od r. 1870, gdy Gramme udoskonalił dynamo maszynę. Od tego czasu uznano elektryczność za najlepszy środek do przesyłania sił pary, wody, wiatru i in. oraz do wprawiania ich w działanie w miejscu właściwem. Pierwszym przykładem, że przenoszenie siły na odległość może posiadać zastosowanie praktyczne, było zaprowadzenie w r. 1879 przez Siemensa kolejki elektrycznej w Berlinie. Koła powozu były poruszane za pomocą motoru elektrycznego, czerpiącego elektryczność z szyn, które były połączone z maszyną dynamo i służyły za przewodniki. Wkrótce przekonano się, że trudno odosobnić szyny i zabezpieczyć elektryczność od uchodzenia do ziemi i zastosowano przewodnik napowietrzny, po którym przesuwa się kółko, umieszczone na pręcie metalowym, przymocowane do wagonu. Po raz pierwszy przewodnik napowietrzny zastosował Siemens na paryskiej wystawie elektryczność w r. 1881. System ten jest szeroko stosowany w Stanach Zjednoczonych, gdzie kursują tramwaje na znacznych przestrzeniach. 

Robiono usiłowania, aby wprawiać w ruch tramwaje i powozy za pomocą elektryczności, dostarczanej wyłącznie z akumulatorów, lecz ich ciężar oraz potrzeba ciągłego naładowywania stanęły na przeszkodzie. 

Pierwszy powóz elektryczny, zastosowany do dróg zwyczajnych, był zbudowany przez Magnusa Volka z Brighton w r. 1880; można go było wprawić w ruch za pomocą motoru o sile jednego konia, wprawianego w ruch przez 30 akumulatorów. Późniejsze próby zastosowania elektryczności do wozów elektrycznych nie dały zadawalających rezultatów wobec znacznego ciężaru akumulatorów. Znacznie lepiej poszło ze statkami elektrycznemi; w r. 1882 zrobiono próbę na Tamizie ze statkiem, poruszanym za pomocą motoru o sile trzech koni, zasilanego 45 akumulatorami. Spokojny bieg statku i brak dymu spowodował, że chętnie zaczęto używać tych statków do niedalekich wycieczek, a Francuz Goubet zastosował je do podróży podwodnych do badania dna morskiego. 

W celu szerszego stosowania przenoszenia siły na znaczną przestrzeń zwrócono przedewszystkiem uwagę na siły przyrodzone w rodzaju wodospadów i wiatrów, które możnaby zużytkować do obracania dynamomaszyn.

Werner Siemens (1816 † 1892).
Werner Siemens (1816 † 1892).

Sala turbin w zakładach elektrycznych nad Niagarą.
Sala turbin w zakładach elektrycznych nad Niagarą.

W roku 1891 za pomocą turbin, obracanych przez wodospad Neckern w Lauffen, zdołano przeistoczyć siłę spadku wody na elektryczność i przesyłano ją na wystawę we Frankfurcie nad Menem na odległość 175 wiorst. Rzym oświetla się obecnie elektrycznością, czerpiąc energię z wodospadu Tivoli, odległego od miasta o 24 wiorsty. 

Największe wszakże przedsięwzięcie, dążące do ujarzmienia sił przyrody w celach przemysłowych, polega na zużytkowaniu energii wodospadu Niagary, znajdującego się między jeziorami Erie i Outavio. Rzeka Niagara płynie między skałami i w punkcie, odległym od Erie na 30 wiorst, a ód Outavio na 21 wiorst, nagle w przepaść z wysokości 160 stóp. 

W roku 1886 powstały dwa towarzystwa (sił hydraulicznych i spławu Niagary) aby wyzyskać wodospad do celów przemysłowych; później założono trzecie towarzystwo „Sił wodospadu Niagara”. Towarzystwa te przyjęły plan Tomasza Eversedha, polegający na tern, aby oddzielić część wody poniżej wodospadu i użyć ciśnienia jej do obracania pewnej liczby turbin; zużyta woda powracałaby do rzeki przez tunel hydrauliczny lub kanał podziemny. Aby doprowadzić ten plan do skutku, zakupiono znaczną część gruntu nad brzegami Niagary, nie szczędzono pracy i zachodu, aby najlepiej rozwiązać kwestyę zużytkowania siły wodospadu. W tym celu zwołaną została komisya międzynarodowa do rozpatrzenia różnych projektów; prezydującym był Sir William Thompson, sekretarzem prof. Unwin, a członkami: prof. Mascart z Instytutu francuskiego, Turettini z Genewy i dr. Sellers. 

Telegraf wskazówkowy Simensa i Halskego. Telegraf wskazówkowy.
Telegraf wskazówkowy Simensa i Halskego. Telegraf wskazówkowy.

Telegraf zegarowy.
Telegraf zegarowy.

Rezultatem tych narad było zbudowanie tunelu hydraulicznego, który idzie od brzegu rzeki z miejsca, odległego od wodospadu o 2 wiorsty, trzyma się brzegu, następnie kończy się pod wodospadem na poziomie rzeki. Tunel ten, długości przeszło 5 wiorst, szerokości 19 stóp i wysokości 21 stóp, wykopano pod powierzchnią ziemi na głębokości 160 stóp w pokładzie wapnia i gliny; jest on oddalony o 400 stóp od rzeki, z którą łączy się kanałem długości przeszło 1500 stóp. Oprócz tego kanału znajdują się głębokie rowy ze szluzami, które prowadzą wodę do głębokich studzien i są połączone na dnie z tunelem hydraulicznym. Na dnie każdej studni znajduje się turbina o sile 5.000 koni parowych, połączona z dynamo maszyną, umieszczoną nad brzegiem studni; energia mechaniczna, wywołana obrotem turbiny przez spadek wody, wprawia w ruch maszynę dynamo, ta zaś dostarcza fabryce energii elektrycznej. Dla wyzyskania całej energii tunelu hydraulicznego potrzeba około 20 turbin. 

Z pomiędzy licznych przystosowań elektryczności, jedno z naczelnych miejsc zajmuje telegraf. Idea komunikowania się na daleką przestrzeń była przez długi czas marzeniem wynalazców, na równi z kamieniem filozoficznym, ]ub perpetum mobile, a została urzeczywistnioną dopiero wtedy, gdy Oerstedt wykazał, że prąd elektryczny, przechodząc po drucie dokoła miękiego żelaza, czyni je elektromagnesem, t. j. magnesem, który zachowuje swe własności tylko przez czas trwania prądu. Pierwsze przebłyski urządzenia telegrafu sięgają czasów Laplace’a, który zaproponował, aby skorzystać z przyciągania miękiego żelaza przez elektromagnes, skoro przejdzie przezeń prąd i tym sposobem dawać znaki na dalekie przestrzenie. Ampere rozwinął pomysł Laplace’a, a około r. 1830 Ritchie w Londynie i baron Schilling w Petersburgu zbudowali odpowiednie modele. w r. 1833 Gauss i Weber założyli pierwszy telegraf pomiędzy obserwatoryum astronomicznem a gabinetem fizycznym w Getyndze, posiłkując się odchyleniem igły magnesowej pod wpływem prądu. Liczne doświadczenia w tym kierunku robili: Wiliam Cooke w r. 1836, prof. Muenck, prof. Wheatsone, który otrzymał patent na telegraf z igłą magnesową. Próbę zrobione w r. 1837 pomiędzy stacyami Euston i Camden Town na drodze londyńskiej północno-zachodniej w obecności Roberta Stephensona i innych znakomitych inżynierów. Wheatstone telegrafował z Euston do Cooke’a, znajdującego się w Camden Town i otrzymał zaraz odpowiedź. Była to pierwsza depesza, wysłana na dalszą przestrzeń i odrazu przeczuwano, że telegraf zrobi przewrót w ówczesnym systemie komunikowania się. Innego wszakże zdania byli dyrektorowie kolei angielskich, którzy początkowo nie chcieli zgodzić się na zaprowadenie aparatów telegraficznych. Dopiero po upływie paru lat towarzystwo Kolei Zachodod Paddington do West-Drayton, następnie do Haugh. Był to pierwszy telegraf do użytku publicznego; oplata za depeszę była niewielka, wynosiła zaledwie szylinga, mimo to wiele osób nie dowierzało nowemu wynalazkowi. Dopiero wypadek zrządził, że przekonano się o praktycznych korzyściach telegrafu i nabrano doń większego zaufania. 

Samuel Morse (1791 † 1872).
Samuel Morse (1791 † 1872).

Telefon.
Telefon.

Telefon (przekrój).
Telefon (przekrój).

Zarówno w telegrafie Gaussa i Webera, jak i Wheatstone’a sygnalizowano za pomocą odchylenia igły magnesowej pod wpływem prądu; wymagało to słabych prądów, instalacya była niezbyt drogą, nic też dziwnego, że na wielu kolejach żelaznych aparaty Wheatstone’a były w użyciu do czwartej ćwierci XIX stulecia. 

Praktyczniejszym wużyciu i znacznie szybciej działającym okazał się telegraf zegarowy, który był tylko udoskonaleniem poprzedniego, dokonanem przez Siemensa i Halskego. Na tarczy z literami alfabetu znajdowała się wskazówka, która zatrzymywała się w tem miejscu, w jakiem umieszczono ją na stacyi wysyłającej. Ażeby wskazówka taka działała prawidłowo, należało zastosować prócz działania prądu na igłę magnesową, siłę sprężystości przy przechodzeniu wskazówki z jednej litery na drugą. Gdy np. na tarczy litera e stała na piątem miejscu, to na stacyi wysyłającej dawano 5 impulsów prądu, a wtedy na stacyi odbierającej przy każdym impulsie wskazówka przesuwała się o jedną literę i w końcu zatrzymała się na tej literze e. Pomimo znacznych ulepszeń, system ten ustąpił znacznie prostszemu i łatwiejszemu w użyciu, systemowi Morse’a, który zastosował po raz pierwszy własności elektromagnesów do znaków telegraficznych. 

Wśród wynalazców różnych systemów telegrafu elektrycznego nazwisko Morse'a wysuwa się na plan pierwszy: nie wdając się w bliższe objaśnienia systemu telegrafowania aparatem Morse a, zaznaczyć należy prostotę jego budowy. Znaki są podawane przez zamknięcie prądu w obwodzie elektrycznym, przyczem elektromagnes przyciąga na drugiej stacyi kotwicę i zbliża do przesuwającego się paska papieru ołówek, połączony z kotwicą za pomocą drążka. Czas trwania prądu jest zależnym od woli wysyłającego depeszę; w systemie Morse’a, który jest obecnie powszechnie przyjęty, używa się prądu o krótkim lub dłuższym czasie trwania, przyczem w pierwszym przypadku na pasku otrzymuje się kropka, w drugim kreska, a kombinacya kropek i kresek daje alfabet telegraficzny; np. e oznacza się przy pomocy kropki, t-kreski, a-kropki i następującej za nią kreski i t. p. Nawiasem dodajemy, że alfabetu Morse’a używa się również w armii do sygnalizowania za pomocą flag.

Kabel, widok zewnętrzny i przecięcie.
Kabel, widok zewnętrzny i przecięcie.

W pierwszych telegrafach prąd przebiegał po drucie cały obwód, a zatem w dwóch kierunkach; wkrótce przekonano się, że drut t. zw. powrotny jest bezużyteczny i da się zastąpić przez ziemię, która jest dobrym przewodnikiem elektryczności. Okazało się, że dla przesyłania depesz wystarczy połączyć druty na stacyach z ziemią przez zakopanie w wilgotnej warstwie gleby płyt miedzianych. Tym sposobem zmniejsza się w stopniu znacznych koszt zaprowadzenia telegrafu. 

Z pośród niezliczonej ilości różnych systemów telegraficznych i różnych celów, do,jakich są przeznaczone, wspomnieć należy o najważniejszych. Jako modyfikacyę aparatu Morse’a uważać należy przyrząd Aleksandra Baina. Znaczki, które w aparacie Morse’a otrzymują się na wstędze papierowej w formie kropek i kresek, u Baina powstawały drogą elektrolizy czyli rozkładu elektrochemicznego. Wstęga papierowa była namoczona w roztworze jodku potasu i krochmalu, a prądy sygalizujące, przechodząc przez ostrze, rozkładały ten roztwór, zostawiając w miejscu zetknięcia się ostrza z papierem niebieskie plamy, odpowiadające kropkom i kreskom u Morse’a. Telegraf Baina może zapisywać po 1.000 wyrazów na minutę, gdy Morse’a zaledwie 50, mimo to został zarzucony z powodu trudności w przygotowywaniu roztworu do elektrolizy.

Filip Reiss.
Filip Reiss.

Obok tych systemów telegrafowania za pomocą kropek i kresek, wynaleziono inne, przeznaczone do bezpośredniego drukowania depesz literami. Największego rozpowszechnienia doznał telegraf prof. Haghesa, używany w Europie i przesyłający wiadomości z lądu europejskiego do Anglii. Zdołano tu zastosować t. zw. system podwójny, przy którym dwie depesze mogą być wysyłane jednocześnie w kierunkach przeciwnych, nie przeszkadzając sobie, oraz system poczwórny, przy którym można wysyłać jednocześnie po dwie depesze z każdej strony. Urządzenia podobne pozwalają na przesyłanie w ciągu nocy pół miliona wyrazów. Zbudowano również aparaty, przesyłające podobiznę pisma († acsimile) i rysunki, lecz nie znalazły one szerszego zastosowania. W ostatnich czasach krok naprzód zrobił w tym kierunku Amstutz, który wynalazł aparat do przesyłania na odległość za pomocą elektryczności obrazów fotograficznych.

Henryk Hertz (1857 † 1894).
Henryk Hertz (1857 † 1894).

Marconi i jego telegraf bez drutu.
Marconi i jego telegraf bez drutu.

Działa on w sposób następujący: 

Bierze się zwykłą kliszę fotograficzną, przenosi się ją na płytkę żelatynową, uczuloną dwuchromianem potasu i wystawia na działanie promieni światła. Te miejsca żelatyny, na które padało światło, stają się nierozpuszczalne w wodzie, gdy części, znajdujące się w cieniu, mogą być zmyte. Otrzymaną płytkę żelatynową z płaskorzeźbą rysunku umieszcza się na cylindrze obrotowym, a ostrze na sprężynie przesuwa się po jego powierzchni tak, jak to się odbywa w fonografie. Przy takim ruchu ostrze podnosi się i zniża, stosownie do stopnia wypukłości kliszy, a każde poruszenie drążka, do którego jest ostrze przymocowane, zmienia siłę prądu: gdy ostrze wchodzi w zagłębienia na odbitce żelatynowej, prąd staje się słabszym i stopniowo zwiększa się, gdy ostrze podnosi się na wypukłości. Na stacyi odbierającej prąd przechodzi przez t. zw. solenoid, t. j. przez pustą szpulkę, na którą nawinięty jest drut, idący od stacyi wysyłającej. Wewnątrz tej cewki jest umieszczona rączka z miękkiego żelaza, którą cewka magnesuje słabiej lub mocniej, stosownie do siły prądu, i wciąga tę rączkę z mniejszą lub większą siłą w puste wnętrze. Te ruchy rączki działają za pomocą drążka na ostrze, podobne temu, jakie znajduje się na stacyi wysyłającej, i ono rysuje na powierzchni płyty woskowej lub żelatynowej kopię obrazu, znajdującego się na stacyi wysyłającej. Z tej kopii otrzymać już można elektroskop, czyli kliszę do drukowania. 

Do końca omawianego stulecia odnieść również należy pomysł przesyłania depesz z pociągu, będącego w ruchu, nieudoskonalony jeszcze należycie, lecz mający przed sobą wielką przyszłość. 

Urządzenie telegrafu podmorskiego różni się pod wieloma względami od naziemnego; przedewszystkiem należy odosobnić drut, po którym przechodzi prąd, gdyż woda i grunt wilgotny są dobrymi przewodnikami elektryczności; odosobnienie to odbywa się przy pomocy gutaperki i kauczuku.

Aparat do pozłacania.
Aparat do pozłacania.

Pierwotny kabel podmorski założony został w r. 1851 w kanale la Manche od Doveru do Calais; składał się on z pręta miedzianego pokrytego gutaperką i zabezpieczonego od uszkodzeń zewnętrznych warstwą konopi i drutu żelaznego. Przez Atlantyk przeprowadził linę telegraficzną w roku 1858 Sir Charles Bright, lecz kabel wkrótce pękł i został zastąpiony przez inny w r. 1866; odtąd istnieje stałe połączenie między światem Starym a Nowym. w r. 1894 przeciągnięto nowy kabel przez Atlantyk; przekrój jego przedstawia gwiazdę z siedmiu drutów miedzianych, która jest przewodnikiem; ciemna przestrzeń oznacza gutaperkę, która nie pozwala elektryczności ujść do wody, dokoła zaś gutaperki jest pancerz, składający się z konopi i drutów, zabezpieczonych od rdzewienia przez pokrycie mieszaniną smoły i piasku Szybkość sygnalizacyi w telegrafach podmorskich jest nieznaczna i wynosi 25-45 wyrazów na minutę, lecz zdołano ją zdwoić, przesyłając telegramy z dwóch końców kabla jednocześnie za pomocą przyrządu Maisteada. 

O wiele doskonalszym od telegrafu wynalazkiem jest telefon, Telefon, który przenosi na znaczną odległość nie zwykłe uderzenia, lecz mowę ludzką, muzykę i wogóle wszelkie dźwięki z taką dokładnością, że w wielu razach można rozpoznać osobę mówiącą. Budowa telefonu różni się znacznie od telegrafu, gdyż prądy indukcyjne grają tam główną rolę, gdy działanie telegrafu jest oparte na elektromagnesie. Podobno pierwszy pomysł telefonu dał w r. 1837 Page, a w r. 1846 Wertheim wyjaśnił zależność między magnetyzmem i dźwiękami, zależność ta została zastosowana przez francuskiego telegrafistę Bourseula w r. 1854, a potem w r. 1860 przez Filipa Reisa, którego uważają powszechnie za wynalazcę telefonu, gdyż zdołał on przenosić mowę i dźwięki muzyczne na pewną odległość; dźwięki te były jednak słabe i z tego powodu przyrząd Reisa nie miał zastosowania praktycznego.

Tomasz Aiwa Edison (ur. r. 1847). Według obrazu A. A. Andersona.
Tomasz Aiwa Edison (ur. r. 1847). Według obrazu A. A. Andersona.

Jan Szczepanik.
Jan Szczepanik.

Do udoskonalenia telefonu i wprowadzenia w powszechne użycie przyczynił się głównie Graham Bell, Szkot, zamieszkały w Kanadzie. Na wystawie w Filadelfii w r. 1876 umieścił on własnego pomysłu telefon, przenoszący dokładnie mowę. Przyrząd ten składał się z rurki M, wewnątrz której znajduje się cewka b, obwinięta zwojem drutu izolowanego; końce drutów wychodzą z rurki w kształcie splecionego sznurka P. Między otworem R do mówienia, a cewką b, znajduje się blisko tej ostatniej cienka i sprężysta blaszka o z miękkiego żelaza, z drugiej zaś strony cewki widzimy magnes A. Jeżeli teraz mówić będziemy w otwór R, to fale powietrza, uderzająco blaszkę, wprawiać ją będą w drgania, a przez zbliżanie i oddalanie blaszki od magnesu w cewce i w całym obwodzie zewnętrznym wytwarzać się będą prądy indukcyjne, które przechodzą na drugą stacyę i tam wywołują takież same drgania blaszki, jakie były na stacyi wysyłającej; drgania te wytwarzają fale głosowe, zupełnie analogiczne poprzednim. Z powyższego widać, że telefon Bella jest małą maszynką magneto-elektryczną, w której siłą działającą jest głos ludzki; na większej przestrzeni głos ten słabnie wskutek rozpraszania się energii, i bez dalszych ulepszeń niepodobna byłoby posiłkować się takim telefonem. Ulepszeniem tom było zastosowanie mikrofonu, wynalezionego w końcu r. 1877 przez Hughes’a. Hughes zauważył, że dwa kawałki węgla, niedość ściśle stykające się ze sobą, mają własność wzmacniania dźwięków, skoro przepuścić przez nie prąd elektryczny. Wynalazca zrobił doświadczenie następujące: na deseczce rezonansowej umieszczono pionowo drugą deseczkę z dwoma kawałkami węgla i między niemi umieszczono trzeci kawałek węgla, luźnie obsadzony. W obwód wprowadzono jeszcze telefon, a prąd otrzymywano z dwóch elementów systemu Daniella lub Leclanche’a. Okazało się, że najlżejszy szmer, np. taki, jaki wydaje owad, chodzący po deseczce, przy użyciu mikrolonu wzmaga się silnie i może być dokładnie słyszany w telefonie. Odtąd zaczęto używać przy telefonach mikrofonów Hughesa dla wzmacniania dźwięków i można prowadzić rozmowę między odległemi punktami, np. między Nowym Jorkiem i Chicago na przestrzeni 1425 wiorst. 

Inne zastosowania mikrofonów polegały na mierzeniu drobnych zmian ciśnienia i temperatury; są one również główną częścią składową aparatów, służących do wynajdywania rudy żelaznej wewnątrz ziemi, metali na dnie morza i in. Po zamachu na życie prezydenta Garfielda (2. 2 lipca 1881 r.) znaleziono w nim kulę za pomocą aparatu Hughesa. 

Postępy fizyki w dziedzinie elektryczności w ciągu ostatnich lat 30-tu zeszłego stulecia pozwoliły na robienie wynalazków, o jakich nie marzyli nigdy najżarliwsi zwolennicy zastosowań elektryczności. Tak np. badania Henryka Rudolfa Hertza nad falami elektrycziiemi doprowadziły do wynalezienia telegrafu bez drutów. Hertz, popierając wywody Maxwella, dowodził, że zjawiska elektryczne podlegają tym samym prawom, co i świetlne, a więc powstają również dzięki falom elektrycznym, nazwanym następnie falami Hertza; fale te, podobnie jak i świetlne, ulegają odbiciu, załamaniu, mogą schodzić się w jedno ognisko po przejściu przez soczewki, i wogóle zachowują się tak, jak i świetlne przez co Hertz dowiódł analogii między zjawiskami światła i elektryczności.

Piec elektryczny Moissana.
Piec elektryczny Moissana.

Lampa Nernsta.
Lampa Nernsta.

Zastosowanie fal Hertza do celów praktycznych datuje się od r. 1897, gdy Włoch Marconi wynalazł telegraf bez drutów, wytwarzając fale za pomocą iskier elektrycznych, przeskakujących między czterema kulami, które elektryzują się przez zwykłą cewkę indukcyjną. Gdy telegrafista przerywa i zamyka obwód podług, znaków alfabetu, cewka zostaje pobudzoną na czas dłuższy lub krótszy przez prąd z bateryi, a szeregi iskier, przeskakujących między kulami, dają początek falom elektrycznym, które przechodzą na znaczną odległość. Ponieważ fale eteru, wywołane za pomocą iskier, rozchodzą się na wszystkie strony, podobnie jak zmarszczki na powierzchni wody, do której wrzucono kamień, przyrząd Marconiego działa na wszystkie strony i może przesyłać depesze do różnych miejscowości jednocześnie, lub też skierować je w jedną stronę za pomocą, metalicznych zwierciadeł parabolicznych, o które fale elektryczne odbijają się, podobnie jak i fale świetlne. Na stacyi odbierającej znajduje się aparat, który może działać wtedy tylko, gdy da się przystosować, czyli dostroić, do wysyłanych fal elektrycznych; zowią go też rezonatorem, na podobieństwo odpowiednich przyrządów akustycznych. Na działanie przyrządu nie wpływają takie zmiany pogody, jak deszcz, śnieg, mgła, wiatr; jedynie burze powstrzymują działanie z powodu elektryczności atmosferycznej. Największe zastosowanie telegraf bez drutu może mieć przy wysyłaniu depesz z pociągów, balonów, okrętów, wogóle ze wszelkich punktów, znajdujących się w ruchu. 

Chemiczne działanie prądu elektrycznego, o którem wspominaliśmy w tomie I, znalazło liczne zastosowania w praktyce przy pokrywaniu przedmiotów różnemi metalami (galwanostegia) lub też przy odbitkach płaskorzeźb (galwanoplastyka). Chcąc pokryć przedmiot warstwą jakiegokolwiek metalu, umieszcza go się w roztworze odpowiedniej soli i łączy z katodem ogniwa galwanicznego, na anodzie zaś zawiesza się blaszkę z tego metalu, jakim dany przedmiot ma być powleczony. Proces elektrochemiczny daje możność osadzania olbrzymich ilości miedzi czystej z siarczanu miedzi; wyroby żelazne większych rozmiarów, np. części dział, powlec można miedzią dla zabezpieczenia ich od szkodliwego działania czynników atmosferycznych. W sposób podobny wyrabiają się jednolite rury miedziane do przeprowadzania pary i druty miedziane, jako przewodniki, do elektryczności. Często również niklują przedmioty żelazne dla zabezpieczenia ich od rdzy, osadzając nikiel z roztworu podwójnego siarczanu niklu i amonu. 

Elektrolizę stosują do otrzymywania czystych metali z rud, do otrzymywania wodoru i tlenu w znacznych ilościach, oraz do chemicznego przerabiania odpadków wszelkich, nieczystości miejskich, czyniąc je nieszkodliwemi dla zdrowia i otrzymując z nich niektóre przetwory chemiczne. 

Galwanoplastyka, wynaleziona w r. 1836 przez de la Bnie, Gaiwano dała możność robienia odbitek medalów, płaskorzeźb, numizmatów plastyka i t. p. rzeczy drogą elektrolityczną. W trzy lata później Jordan w Londynie i Jacobi w Petersburgu zastosowali tę metodę do otrzymywania odlewów z drzeworytów, a później zaczęto wyrabiać klisze do drukowania drzeworytów, i powstała nowa gałęź przemysłu, zwana elektrotypią.

Północno amerykańskie źródła nafty.
Północno amerykańskie źródła nafty.

Aparat do wytwarzania gazu acetylenowego.
Aparat do wytwarzania gazu acetylenowego.

Prócz wielkich wynalazków, które zrobiły zupełny przewrót w środkach komunikacyjnych lub też w przemyśle, istnieje mnóstwo drobniejszych z dziedziny elektryczności, które posiadają niemałe znaczenie w życiu praktycznem. Do takich należą: dzwonek elektryczny, różne rodzaje sygnalizacyi, zegary elektryczne, konduktory ochronne i t. p. 

Powszechnie dziś używany dzwonek elektryczny był wynaleziony przez Johna Miranda w r. 1850, a do działania jego wystarcza słaby prąd; wszakże baterya galwaniczna często psuje się lub wyczerpuje; z tego powodu zaczęto w końcu stulecia używać dzwonków magneto-elektrycznych, w których nie potrzeba bateryi, gdyż guzik lub rączka jest małą dynamo-maszyną, która wytwarza prąd po naciśnięciu. W większych mieszkaniach lub hotelach dzwonki są zaopatrzone w numeratory, wskazujące, z którego pokoju dzwoniono; małe elektromagnesy, umieszczone przy każdem okienku numeratora, powodują wyskakiwanie numeru. Dzwonki bywają często używane jako sygnały, alarmujące o pożarze, o wejściu złodzieja i t. p. Gdy skutkiem pożaru temperatura wzrasta silnie, slup rtęci, znajdujący się w aparacie, podnosi się do góry i łączy dwa druty, idące do dzwonka alarmującego. Używa się również w tym celu pudełka z cienką blaszką metalową wewnątrz, która, rozszerzając się od ciepła, dotyka śrubki i zamyka obwód, wywołując silne dzwonienie. Można również sygnalizować otwieranie drzwi i kas ogniotrwałych; w Ameryce odfotografowano automatycznie złodzieja, otwierającego kasę, za pomocą światła elektrycznego, które zjawiło się z chwilą otwarcia drzwiczek. Zastosowanie elektryczności do zegarów dało możność ujednostajnienia czasu w różnych miejscach. Zegar główny, regulowany jak najczęściej, łączy się drutami z dowolną ilością zegarów elektrycznych, w których za pomocą elektromagnesów posuwa się wskazówka przy każdem poruszeniu wahadła zegara głównego. Tym sposobem wszystkie zegary mogą wskazywać jeden czas, a dokładność ich biegu jest ściśle związana z biegiem zegara głównego. W wielu miastach większych zaprowadzono zegary elektryczne, połączone z miejscowem obserwatoryum. 

Pióro elektryczne Edisona, używane do kopiowania listów, składa się z rurki, w której za pomocą elektromagnesu porusza się szybko zgóry na dół cienka igła, przebijająca papier w czasie pisania. Papier tworzy rodzaj patronu, z którego można robić kopie, przykładając go dowolną ilość razy na arkusz czystego papieru i nacierając szczotką, umaczaną w atramencie. 

Ze wszystkich drobniejszych wynalazków największy wzbudził podziw fonograf Edisona. W końcu roku 1877 Edison opisał ten przyrząd do przechowywania i odtwarzania wszelkich dźwięków w piśmie „Scientific American”, a dnia 11 marca roku następnego przedstawił Akademii paryskiej gotowy model. Wiadomość o wynalezieniu przyrządu, odtwarzającego mowę ludzką, przyjęto z wielkiem niedowierzaniem, czego najlepszym dowodem twierdzenie jednego z członków Akademii nauk w Paryżu, że to wydobywanie dźwięków jest brzuchomówstwem lub inną sztuczką. Pierwowzór fonografu składał się z drgającej błony, w której środku był umieszczony sztyfcik; drgania błony, powstające przy mówieniu, wprawiały w ruch sztyfcik, którego ostrze zagłębiało się mniej lub więcej w cynfolię, umieszczoną na walcu. Przy pomocy elektromotoru walec posiadał ruch obrotowy i postępowy zarazem, skutkiem czego sztyfcik kreślił na nim linię spiralną. W taki sposób mowa była zachowaną, powiedzieć można – zapisaną; aby ją odtworzyć, należało przeprowadzić sztyfcik przez te same zagłębienia, przez które przechodził poprzednio, a błona, wprowadzona w takie same drgania, jakie były przy zapisywaniu, powtarzała dźwięki. 

Amerykańska lokomotywa pospieszna.
Amerykańska lokomotywa pospieszna.

Przy późniejszych ulepszeniach starano się o możliwie dokładne odtworzenie dźwięków bez towarzyszących im szmerów, przyczem cynfolię zamieniono woskiem, później kauczukiem. Odtąd zaczęto utrwalać śpiew wielkich artystów, mowy ludzi wybitniejszych lub też osób blizkich, a językoznawcy mają możność zachowania wymierających narzeczy. Liczne zastosowania fonografu do celów praktycznych lub też dla samej rozrywki, zrobiły go w krótkim czasie aparatem nadzwyczaj rozpowszechnionym. 

Do rzędu wynalazców, którzy starali się ulepszyć telegraf bez drutów, zaliczyć należy Jana Szczepanika, początkowo nauczyciela szkół ludowych, który swemi wynalazkami zrobił przewrót w wielu dziedzinach przemysłu. Próby aparatu Szczepanika dały dobre rezultaty, wszakże do celów praktycznych jeszcze nie zostały stosowane.

Czterocylindrowy motor gazowy 600 PS.
Czterocylindrowy motor gazowy 600 PS.

Kopalnie i huty żelazne w Hucie Laury na Górnym Szląsku.
Kopalnie i huty żelazne w Hucie Laury na Górnym Szląsku.

Szczepanik pracował również nad przenoszeniem na odległość obrazów w barwach naturalnych przy pomocy t. zw. telektroskopu; budowa tego przyrządu jest oparta na zmienności przewodnictwa elektrycznego w selenie, skoro nań padać będą promienie świetlne o rożnem natężeniu. 

Najważniejsze wszakże wynalazki Szczepanika dotyczą tkactwa. Jego raster dokonał zupełnego przewrotu w tej dziedzinie przemysłu, a nowy system wybijania kart patronowych elektrycznością, tkanie za pomocą trzech nici o kolorach zasadniczych i tkanie wypukłe, stosowane do gobelinów – zmniejszyło koszta produkcyi, przyczem otrzymano wyroby wielce artystyczne, o jakich dotychczas nie można było myśleć. 

W końcu stulecia wyrabiano już patrony pomysłu Szczepanika w Ptoubaix we Francyi oraz w Barmen w Niemczech. 

Dotychczas, przy wyrobie patronów, rysownik musiał kreślić na papierze kratkowanym zarys przedmiotu, jaki miał być uwidoczniony w tkaninie, rysunek pokrywał farbą, a innym kolorem oznaczał krzyżowanie się nitek w tkaninie. Wymagało to znajomości rysunku, pochłaniało wiele czasu i pracy. Sposobem Szczepanika uskutecznia się to dokładniej i prędzej; kratkowanie papieru otrzymuje się drogą fotograficzną, podobnież jak i rysunek, który wraz ze splotem, jaki tkanina powinna posiadać, jest rzucony na papier kratkowany. 

Jeżeli w aparacie fotograficznym umieścimy przed kliszą płytę dziurkowaną, czyli t. zw. raster, to po wywołaniu otrzymamy na kliszy ciemne kwadraciki, o ile diafragma była kwadratowa, a po przeniesieniu na papier otrzymamy pozytyw, w którym białe kwadraciki będą od siebie oddzielone czarnemi liniami; pozytyw ten utworzy papier kratkowany, czyli patronowy. Na tym papierze umieszcza się również drogą fotograficzną podobiznę danego wzoru oraz splotu, jaki tkanina powinna posiadać. 

Przy przenoszeniu na tkaninę wzorów cieniowanych, np. scen z natury, kopii z obrazów i t. p., dotychczas rysunki wykonywano ręcznie; Szczepanik stosuje tu również fotografię. Ulepszenie polega na zastosowaniu płyty, w której otworki, równomiernie rozmieszczone, posiadają średnicę od 0,2 do 1,2 milimetrów. Płyta zawiera wszystkie wiązania, konieczne dla otrzymywania cieniów i każde z wiązań wyrażone jest przez otwory określonej średnicy. Przepuszczając przez taki raster cieniowany promienie światła w aparacie fotograficznym, przekonywamy się, że jasne miejsca rysunku działać będą na kliszę wszystkiemi otworkami rastru cieniowanego, gdy miejsca ciemne lub zaciemnione, jako wysyłające mniej promieni, mogą działać tylko przez otworki większe. Z takiego działania światła na płytę czułą otrzymuje się negatyw fotografowanego obrazu wraz ze splotem cieniowanym, z którego odbija się drogą zwykłą pozytyw zwłaściwym podziałem świateł i cieni. 

Henryk Bessemer (1813 † 1898).
Henryk Bessemer (1813 † 1898).

Wyrób stali Martina w fabryce Kruppa w Essen.
Wyrób stali Martina w fabryce Kruppa w Essen.

Cała praca, dotychczas ręczna, uskutecznia się teraz mechanicznie przy pomocy fotografii, zarówno dla zwykłych rysunków na tkaninie, jak i dla cieniowanych. Mając gotowy patron, wybija się zwykłym sposobem, łub też przez Szczepanika ulepszonym, karty patronowe, które, włożone do maszyny Jacquarda, dają na tkaninie rysunki, przytem światła i cienie, jako otrzymane przy pomocy zdjęć z natury, są najbardziej do prawdy zbliżone.

Karabin odtylcowy (widok ogólny i mechanizm).
Karabin odtylcowy (widok ogólny i mechanizm).

Cena patronów Szczepanika nie ulega podwyższeniu przy użyciu wzorów bardziej złożonych, gdyż tutaj rysunki otrzymują się drogą fotograficzną, gdy przy dotychczasowych sposobach wykonywania patronów, ceny mogły wzrastać 2 lub 3 razy, stosownie do jakości rysunku. 

Do najważniejszych zastosowań prądu zaliczyć należy oświetlenie elektryczne. Pierwsze próby Davy’ego z r. 1811, polegające na otrzymaniu płomienia elektrycznego między końcami dwóch kawałków węgla, nie prędko mogły wyjść za obręb pracowni uczonego; na przeszkodzie stała trudność otrzymywania silnego prądu, który można było stosować dopiero po wynalezieniu i ulepszeniu maszyn dynamo-elektrycznych. Drugą trudnością była okoliczność, że końce węgla w lampie łukowej nie spalają się jednakowo: koniec dodatni zużywa się dwa razy prędzej, niż ujemny, przez co odległość między końcami szybko wzrasta, a prąd przerywa się. Zjawiła się potrzeba urządzania regulatorów; regulowano więc luk Volty za pomocą mechanizmu zegarowego, aparatów elektro-magnetycznych i in. Lampy podobne służą wyłącznie do oświetlenia wielkich sal, dworców, ogrodów; do oświetlania mniejszych przestrzeni, np. mieszkań, są zupełnie nieodpopiednie, gdyż dotychczas nie udało się jeszcze zbudować lampy łukowej o sile mniejszej, niż 200 świec. 

Dubeltówka Lafaucheaux’a i rewolwer.
Dubeltówka Lafaucheaux’a i rewolwer.

Natomiast zdołano wzmocnić siłę światła do tego stopnia, że lampy łukowe, znajdujące się w latarniach morskich, mogą być widzialne na przestrzeni kilkunastu mil geogr.; mają one niekiedy siłę paruset tysięcy świec. 

Początkowo do światła łukowego używano maszyn o prądzie stałym; powodowało to pewne trudności, gdyż wprowadzając w obwód elektryczny kilka lamp, osłabiało się siłę ich światła; chcąc tego uniknąć, należałoby dla każdej lampy łukowej ustawiać osobną maszynę, co zwiększa koszt oświetlenia i przysparza wiele zachodu. Ażeby tego uniknąć, próbowano zastosować prąd zmienny, przy którym spalanie obydwóch kawałków węgla mogło już być równomierne, czego przy prądzie stałym nie udało się osiągnąć. Pierwszym, który zastosował tutaj prąd zmienny, był Jabłoczków (1877 r.); świeca elektryczna jego systemu składała się z dwóch kawałków węgla, równolegle umieszczonych, między któremi znajdowała się kaolina. Łuk, przeskakując od jednego końca węgla do drugiego, stapiał masę kaoliny, pozostawiając jednakową wciąż długość węgli. 

Spostrzeżenie Davy’ego, że drut, lub kawałek węgla, może być do białości rozżarzony, gdy przepuścimy przezeń silny prąd elektryczny, było zaczątkiem lamp żarowych. Topliwość metali stała na przeszkodzie zastosowania irydu, a nawet platyny do lamp żarowych; zwrócono się więc do węgla. w r. 1845 Staite użył do lampy cienkiego paska węgla, a dla zabezpieczenia od spalania się, umieścił go w szklanej kuli, pozbawionej powietrza. W roku 1878 Edison i Swan zamiast paska wzięli włókienka ze skrawków spalonego bambusa lub też z przędzy lnianej, zwęglonej kwasem siarczanym. Spostrzeżono następnie, że twarde i sprężyste włókno węglowe można otrzymać ze skóry przez wypalenie jej przy pomocy prądu w atmosferze węglowodoru. Temperatura włókna jest blizką punktu topliwości platyny, mimo to włókno nie spala się, gdyż ciśnienie powietrza wewnątrz lampki wynosi zaledwie jedną milionową część ciśnienia normalnego. Lamy żarowe zaczęto wyrabiać o różnej sile światła, od 1/10 do 1000 świec. Zaleta światła żarowego polega na tern, że nie wydziela ono sadzy, nie zanieczyszcza powietrza, a przeciwnie, pomaga do zwiększenia się ilości tlenu; światło żarowe jest białe, najbardziej zbliżone do słonecznego, daje mało ciepła i nie może zapalić ciał wybuchowych, jest więc pod względem hygienicznym bez zarzutu. 

Ogrzewanie Ogrzewanie elektrycznością ma niewielkie zastosowanie, a pochodzi to głównie ztąd, że niewiele miast posiada instalacyę elektryczną. Oddawna już zauważono, że ciała najbardziej ogniotrwałe, jak złoto, platyna, kwarc, rubin, dyament, topią się w łuku elektrycznym, którego temperatura jest najsilniejszem źródłem ciepła sztucznego. Wiliam Siemens topił w piecu elektrycznym rudy metaliczne i tym sposobem otrzymywał czyste metale. Łuku elektrycznego używają również do lutowania szyn i płyt metalowych. W domach zamożniejszych i w hotelach wchodzi w użycie gotowanie i ogrzewanie mieszkań elektrycznością. 

Jako ulepszenie lampy żarowej uważać należy lampę Nernsta, wynalezioną w końcu XIX stulecia, a różniącą się od zwykłej żarowej tern, że zamiast węglowej bierze się nitkę z tlenku magnezu, toru i in., które wytrzymują silniejszy prąd, niż w lampce żarowej; przytem w lampie Nernsta część najbardziej ulegająca zniszczeniu, t.j. palnik, daje się łatwo zastąpić innym, gdy lampka Edisona, po zużyciu węgla, nie ma już żadnej wartości. Nowe lampy systemu Nernsta wymagają mniej energii elektrycznej, niż żarowe, przez co koszta oświetlenia zmniejszają się o 50%. 

Most kolejowy na Elbie w Hamburgu.
Most kolejowy na Elbie w Hamburgu.

Wszelkie te udoskonalenia w oświetleniu, pomimo swych zalet tak hygienicznych jak i ekonomicznych, nieprędko znaleźć mogą szersze zastosowanie w życiu codziennem, a to z powodu braku instalacyi elektrycznych w miastach większych; z tego też powodu oświetlenie to uważano w XIX stuleciu za zbytkowne, zadawalając się lampami innych systemów. Po lampach olejnych rozpowszechniać się zaczęły około r. 1850-go lampy naftowe, gdy odkryto w Ameryce Północnej olbrzymie źródła nafty. Zmarły niedawno amerykanin Ferris wystawił po raz pierwszy na widok publiczny w Nowym Yorku lampę naftową. Wobec potrzeby przewodników lub rur przy oświetleniu elektrycznem lub gazowem i trudności instalacyi, lampy naftowe do końca stulecia doznały ogólnego przyjęcia. Lecz technicy gazowi starali się wyrugować naftę i zastąpić ją gazem, nie dającym tak znacznej ilości węgla, jak nafta, i palącym się o wiele lepiej. W części udało się to dzięki koszulkom Auera, które należą do rzędu najpożyteczniejszych wynalazków końca wieku w dziedzinie oświetlenia. Gdy gaz pali się bezpośrednio, jasność płomienia powstaje skutkiem spalania się cząsteczek węgla, w gazie zawartych; przy systemie Auera świecą się substancye, zawarte w koszulce, przez co osiąga się większa siła świetlna oraz oszczędność w gazie. 

Światło gazowo-żarowe znalazło współzawodnika w innym gazie, acetylenie, będącym związkiem węgla z wodorem, a mającym tę wyższość nad gazem oświetlającym, że nie wymaga osobnych rur i posiada światło najwięcej zbliżone do słonecznego. Łatwość, z jaką otrzymuje się acetylen (przez połączenie karbidu z wodą) daje możność produkowania go na małą skalę w każdym domu; jednakże okazało się przy próbach, że używanie lamp acetylenowych jest połączone z niebezpieczeństwem, dlatego też do czasu dalszych udoskonaleń w tym kierunku, acetylen nie może być używany do oświetlania mieszkań. 

Obok elektryczności najważniejszym czynnikiem w rozwoju przemysłu była para. Motory, poruszane parą, przeważały liczebnie nad elektrycznemi i z tego powodu ulegały ciągłym ulepszeniom. Nie udało się wszakże udoskonalić maszyn parowych w tym kierunku, aby one mniej zatracały energii przy zamianie ciepła na pracę. Już w połowie stulecia poznano tę wadę zasadniczą i wiedziano z teoryi, że nie cała energia, nagromadzona w materyale palnym, może być użyteczną, lecz najwyżej 15%, reszta energii, a więc 85%, zatraca się. W praktyce zaś przekonano się, że maszyna parowa o sile 10 koni zużytkowuje zaledwie 2,2%, ao sile 100 koni 6,9% energii, nagromadzonej w materyale palnym. Tak wielka strata energii skłoniła wynalazców do zastosowania gazu i nafty, jako materyału palnego, przyczem wydajność podskoczyła do 22%, a w motorze Diezla 26% energii cieplnej zostało przeistoczone na pracę. 

Most Tower w Londynie.
Most Tower w Londynie.

Udoskonalenie maszyn wpłynęło dodatnio na konstrukcyę lokomotyw. Ulepszenia w tym kierunku były konieczne, gdyż w ciągu lat 30 ruch kolejowy zdwoił się, a dawne ciężkie lokomotywy nie odpowiadały już celowi. Do ulepszeń przyczyniła się łatwość otrzymywania stali, której cena od r. 1873 do 1886 zmniejszyła się prawie w trójnasób. Przedtem wyrób stali i żelaza był do togo stopnia pierwotny, że Krupp wywołał najwyższe zdumienie, umieszczając na wystawie londyńskiej (1862 r.) w pałacu kryształowym wielką belkę żelazną, ważącą 20.000 kilogramów. Postępy chemii wyjaśniły jak ważną rolę przy wyrobie żelaza i stali odgrywają węgiel, krzem i Losfor. Początkowo dla otrzymania żelaza posiłkowano się procesem, zwanym pudlingowaniem; polegał on na stopniowem usuwaniu z surowca krzemu i manganu oraz spalaniu węgla, zawartego w surowcu. Chociaż otrzymywano tą drogą żelazo z małą zawartością węgla, wszakże pudlingowanie postępowało zbyt wolno, starano się też zastąpić go innym procesem, przerabiającym znacznie szybciej surowiec w żelazo. Bessemer wlewał płynny surowiec do pieca, mającego kształt gruszki i wpuszczał tam strumień powietrza przy pomocy miecha; węgiel, zawarty w surowcu, spalał się, czemu towarzyszyły wspaniałe słupy ognia i deszcz iskier-najpiękniejsze zjawisko w dzisiejszej technice. Po spaleniu węgla w piecu pozostała stal, która wypływała z pieca. Obecnie proces ten został zmodyfikowany i ulepszony; piec może zawierać 100-200 centnarów surowca, a do zamiany go na stal wystarcza 20-30 minut, gdy pudlingowaniem zrobiono toż samo w ciągu 11 dnia. Proces Bessemera przeszedł z Anglii do Szwecyi, Francyi, Austryi, Rosyi, Niemiec i Włoch. O użyteczności procesu tego świadczy fakt, że do roku 1870 huty Bessemera z samej taksy patentowej zarobiły 200 milionów marek (po marce za centnar). Taki rozwój datował się dopiero od roku 1850; przedtem proces Bessemera napotykał na częste niedowierzania ze strony hutników, dopiero Alfred Krupp ocenił należycie jego praktyczność, wyrabiając w ciągu roku 130.000 tonn stali. Do obsługi pieców, zawierających 5.000 do 10.000 kilogramów surowca wystarcza praca kilku zaledwie robotników. 

Stal, wyrabiana przez Kruppa, sprawiła znaczny przewrót nietylko w hutnictwie Żelaznem, lecz i w innych gałęziach techniki; znalazła też zastosowanie przy fabrykacyi broni palnej. Około r. 1848 zaczął on wyrabiać broń palną ze stali lanej, a w r. 1851 umieścił na wszechświatowej wystawie londyńskiej pierwsze działo ze stali lanej. Wyrób broni palnej napotykał zawsze na ważną przeszkodę: trudność otrzymywania metalu trwałego, a zarazem elastycznego, któryby wytrzymywał znaczne ciśnienie’ w czasie wystrzału. Wyrabiano armaty i inną broń wyłącznie z bronzu, a ładunek zakładał się z przodu i zapalał przy pomocy lontu. Dzięki użyciu stali lanej zaczęto wyrabiać armaty, wyrzucające ciężkie naboje, wagi 500-1000 kilogramów, na odległość kilku mil. Broń ręczną również udoskonalono przez wynalezienie t. zw. odtylcówki, gdzie naboje kładło się nie przez lufę, lecz od tylu; najwięcej wyróżniały się dokładnością wyrobu, dzięki zastosowaniu stali lanej, fuzye Lefaucheux, wprowadzone od r. 1832, oraz rewolwery kilkostrzałowe. 

Otwarcie kanału Sueskiego, dnia 17 lutego 1869 r.
Otwarcie kanału Sueskiego, dnia 17 lutego 1869 r.

Ważniejsze pod względem kulturalnym jest zastosowanie hartowanej stali do celów przemysłowych i komunikacyjnych. Na szczególną wzmiankę zasługują mosty, których budowa tak pod względem rozmiarów jak i wykończenia artystycznego świadczy o ogromnych udoskonaleniach w technice żelaznej. W New-Yorkn znajduje się słynny most East-River-Bridge, sprawiający z daleka wrażenie delikatnej koronki; w Londynie znów znajduje się wspaniały most Tower Bridge, którego środek jest ruchomy: może wznosić się do góry lub opuszczać na dół, aby okręty miały pod nim wolne przejście. 

Mówiąc o udoskonaleniach technicznych, które mogły mieć miejsce jedynie przy ułatwionej produkcyi żelaza i stali, niepodobna pominąć okrętów parowych. Podczas gdy koleje żelazne wprowadzać zaczęto do różnych części świata, okręty parowe nie były prawie wcale w użyciu, jako zbyt ciężkie i wymagające znacznej ilości węgla. Dawny parowiec, mogący unieść 3000 tonn, ważył 2.200 tonn, zatem można było go naładować nieznaczną stosunkowo ilością towaru, nie przewyższającą 800 tonn. W końcu stulecia stosunek ten zmienił się znacznie i obecnie, dzięki ulepszeniom w budowie maszyn, zużywa się znacznie mniej węgla, aniżeli poprzednio, przy niewielkiej obsłudze. Budują się też okręty olbrzymich rozmiarów, ruch okrętów zwiększa się corocznie, do czego przyczyniają się w znacznej mierze maszyny różnych rodzajów, ułatwiające naładowanie i wyładowanie okrętów, oraz budowa kanałów, otwierających nowe drogi. Początek uczyniono, przeprowadzając kanał suezki dla połączenia morza Śródziemnego z Oceanem Indyjskim. Oddawna Francuzi dążyli do przekopania tego kanału, mającego służyć do ulepszenia komunikacyi morskiej. Na czele towarzystwa, złożonego z Francuzów, Anglików i Austryaków, stanął słynny Stephensohn, projektodawca budowy. Ale pomysł został urzeczywistniony dopiero wtedy, gdy do dzieła zabrał się Ferdynand Lesseps, który odrazu zrozumiał doniosłość tego przedsięwzięcia dla handlu. Dziesięć lat trwało przekopywanie kanału, a uroczyste otwarcie nastąpiło dnia 17 listopada 1869 r. Pokładane nadzieje ziściły się w zupełności: w roku 1870 przez kanał przepłynęło 486 okrętów wagi 436,609 tonn, a w r. 1893 liczba okrętów wzrosła do 7637, a ładunek do 7,680,461 tonu. Około roku 1880 pogłębiono ten kanał, aby ułatwić komunikacyę między Europa, Azyą, wschodnią Afryką i Australią. Na szczególną uwagę zasługuje tutaj okoliczność, że w owych czasach nie było ulepszonych maszyn wiertniczych, ztąd też roboty postępowały wolno, a sama myśl przekopania kanału lub tunelu wydawała się ogółowi niezwykle śmiałą. Przebicie tunelu Św. Gotarda na długości 15 kilometrów trwało 10 lat, a niezwykłe to przedsięwzięcie zwracało w swoim czasie uwagę całego świata. Później, gdy ulepszono maszyny do wiercenia ziemi i kruszenia skał, usuwania ziemi i im, budowa znacznie większych tuneli, np. tunelu Simplon w Alpach, mającego 20 kilometrów długości, przeszła prawie niepostrzeżenie, pomimo, że był wykonany 2 razy prędzej, aniżeli tunel S-go Gotarda. Do rzędu niezwykłych i śmiałych przedsięwzięć zaliczyć należy przeprowadzenie kolejki zębatej na wierzchołek góry Jungfrau. 

Użycie maszyn w przemyśle spowodowało olbrzymi wzrost produkcyi przy małym stosunkowo wzroście rąk roboczych. W Stanach Zjednoczonych przy robotach górniczych ilość robotników zwiększyła się od r. 1870 do 1880 o 33%, gdy wzrost produkcyi wyniósł 83%. Odpowiednie liczby w kopalniach miedzi były: 16% i 71%. W fabryce Szmidta 10 ludzi wyrabiało dawniej dziennie 4800 szpilek, gdy w końcu stulecia taż sama fabryka produkowała dziennie z pomocą 70 maszyn 7 ½  milionów szpilek, wymagając do obsługi zaledwie kilku ludzi. 

W innych gałęziach przemysłu daje się również zauważyć nierównomierny wzrost rąk roboczych w porównaniu ze wzrostem produkcyi, co wynika z ułatwionej produkcyi żelaza i stali oraz znacznych udoskonaleń w budowie maszyn.

keyboard_arrow_up
Centrum pomocy open_in_new