Dějiny přírodních věd v českých zemích (45. část)

 

Proč jsme si v minulém čísle udělali ten malý výlet k flogistonové teorii? Její vzkříšení a posléze úpadek v Evropě měly význam pro další obor, který se začal na konci 18. století v českých zemích rozvíjet. Tímto oborem bylo hutnictví a zakladatelem jeho moderního pojetí v Čechách byl Jáchym hrabě Šternberk. Jeho mladší bratr byl Kašpar Maria Šternberk, známý český přírodovědec.

 

Podle flogistonové teorie se látky lišily obsahem flogistonu. Látky s větším obsahem tohoto principu hoření hořely dobře (například uhlí), látky s menším obsahem hořely špatně (například železná ruda) nebo nehořely vůbec. Tuto teorii podporovala další metoda, také již zde zmíněná, a to vyšetřování vzduchu – eudiometrie (Elektro 8–9/2010). A zatímco flogiston časem opustil vědu a názory badatelů úplně, z eudiometrie se v 19. století vyvinul velmi důležitý obor gasometrie, jehož vznik souvisel v hutnictví s požadavky na znalost složení plynů a rozbor plynů ve vysokých pecích.

 

Flogistonová teorie přestávala být udržitelnou a zanikla na základě rozvíjejících se znalostí právě v hutnictví a železářské výrobě. Sice ještě v roce 1794 ji badatel Zauchner ve své lektorské řeči na univerzitě urputně obhajoval, ale její zenit byl již dávno překonán. Ale nepředbíhejme.

 

Již v roce 1791 neušly pozornosti badatele Jáchyma hraběte Šternberka rozpory zaznamenané při uplatňování eudiometrie a podrobil je proto kritickému rozboru. Zjistil například, že suchý nebo vlhký vzduch není absorbován stejně při stejné teplotě. Správně pochopil fyzikální princip teploty a ve svém pojednání výslovně píše, že většina audiometrických měření je prováděna vadně, protože při nich není k vlivu teploty přihlíženo. Oprávněnost tohoto Šternberkova tvrzení se projevila v dalším vývoji, kdy v 19. a 20. století, v souvislosti se studiemi skutečných a ideálních plynů, byly velmi exaktně zjišťovány koeficienty roztažnosti plynů při různých teplotách.

 

Jáchym hrabě Šternberk je zejména pro svůj důraz na spojení fyziky a chemie s železářstvím považován za jednoho ze zakladatelů moderního hutnictví v českých zemích. Zdatně mu v tomto snažení sekundovali Ignác Born a Josef hrabě Kinský (1751–1798), kteří si též uvědomovali, že dosavadní železářská výrobní praxe ve srovnání s pokročilejšími zeměmi již nevyhovuje požadavkům novodobé průmyslové výroby. Zatímco však I. Born i hrabě Kinský se domnívali, že feudální poměry v českém hutnictví-železářství lze zlepšit pouze technickými opatřeními, hrabě Šternberk stál na pozici vědeckého bádání v tomto oboru a jeho studie směřovaly k zvědečtění hutnické praxe.

 

Jáchym hrabě Šternberk byl v Čechách sám majitelem několika hutí a železáren a studoval hutnictví ve Švédsku, Německu a Rusku.

 

V roce 1795 uveřejnil J. Šternberk studii Pojednání, ve které dokládá nejvýhodnější způsob výroby železa a navrhuje zvláštní vysokou pec. V předmluvě sděluje svůj záměr výroby železa ve velkém a na základě moderních vědeckých poznatků, zároveň však s využitím přírodních zákonů – vzájemného chemického a fyzikálního působení hmot.

 

Kromě toho, že se Šternberk v Pojednání zabývá povahou surového železa a jeho příměsemi, podal zde také výklad vlivu teploty a vzduchu na redukci a optimálních poměrů pro užitá množství uhlí, rudy a struskotvorných látek (vápna). V Pojednání J. Šternberk též upozorňuje na nutnost hlubšího chemického rozboru surového železa kvůli nežádoucím příměsím, na nutnost předehřívání vzduchu, na použití takového materiálu při stavbě vysokých pecí, který by zamezoval tepelným ztrátám, a na konstrukci, která by zaručovala přístupu optimálního množství vzduchu. Šternberkovo Pojednání je již zcela ovlivněno Lavoisierovou antiflogistonskou teorií (správná oxidační teorie), i když ještě pojmu flogiston v této studii používá.

 

Pokrokovost Šternberkovy studie dokládá též jeho jasná znalost vnitřní struktury železa a kovů, protože Šternberk tyto látky i mikroskopicky zkoumal. Stal se tak i naším prvním metalografem.

 

Podrobný je i jeho návrh konstrukce vysoké pece, a to do nejmenších podrobností – typu zkujňujícího ohniště, způsobu cirkulace vzduchu, určení kvantitativního vztahu mezi spotřebou uhlí a vzdušného kyslíku v peci, charakteru a funkce zdiva, a také srovnání výhod a nevýhod dřevouhelné pece s kamenouhelnou plamennou pecí. Šternberkův návrh vysoké pece – s kombinací obou druhů pecí – je předobrazem modernějších pudlovacích pecí*), užívaných v té době již v průmyslově mnohem vyspělejší Anglii. Plně byly pudlovací pece u nás zavedeny až později, v roce 1829 (koksové až o dalších deset let později).

 

U J. Šternberka je zapotřebí ocenit jeho důslednost při prosazování vědeckého přístupu při racionalizaci velkovýroby železa a zároveň jeho důraz na zkušenost a praxi. Pro potřeby studia hutnictví J. Šternberk neváhal studovat i poměry v atmosféře (mimo jiné i účast při historicky prvním letu horkovzdušného balonu v Čechách společně s J.-P. Blanchardem, v Praze koncem října 1790).

 

^*) Pudlování – Surové železo, které produkovaly staré, nemoderní hutě bylo po ztuhnutí křehké a lámalo se. Bylo to způsobeno vysokým obsahem uhlíku. Jedním ze starých způsobů, jak se ho zbavit bylo pudlování. Přebytečný uhlík obsažený v železe za vysokého žáru spaloval v plameni mělké jímky. Staří taviči museli obsah neustále promíchávat dlouhou tyčí. Tím, jak ubývalo uhlíku v roztaveném kovu, docházelo ke změně bodu jeho tuhnutí, tavenina začala houstnout a objevovaly se v ní tuhé kusy, nazývané vlky. Právě ty obsahovaly kujné železo s malým obsahem uhlíku. Taviči je pomocí háků vytahovali. Vlky se na hamrech vykovávaly na dlouhé železné pruty. Tímto tvářením se zbavily nečistot, strusky a popela. Také se zjemnila struktura železa a krystaly se podélně zorientovaly, což přispělo ke zvýšení pevnosti. Tak naši předkové získávali první použitelné polotovary, které pak dále mohli zpracovávat vesničtí kováři.