Pistão de fogo - Fire piston

Um pedaço de algodão rápido é inflamado pela compressão repentina de um pistão de fogo.
Demonstração de um pistão de fogo

Um pistão de fogo , às vezes chamado de seringa de fogo ou um iniciador de fogo slam rod , é um dispositivo de origem do Sudeste Asiático antigo que é usado para acender fogo. Ele usa o princípio do aquecimento de um gás (neste caso o ar) por compressão rápida e adiabática para acender um pedaço de isca , que é então usado para acender a luz.

Descrição e uso

Pistão de fogo moderno feito de tubo de PVC de 1/2 ", cavilha de madeira e anel de vedação de borracha

Um pistão de fogo consiste em um cilindro oco selado em uma extremidade e aberto na outra. Os tamanhos variam em comprimento de 3 a 6 polegadas (7,5 a 15 cm) com um furo de cerca de 0,25 polegadas (6–7 mm) de diâmetro, a 10 a 14 polegadas (25 a 35 cm) com um furo de cerca de 0,5 polegadas (14 mm) ) em diâmetro. Um pistão com uma vedação circular hermética é encaixado no cilindro. Uma gaxeta de corda lubrificada com água ou junta de borracha lubrificada com graxa é usada para criar uma vedação hermética, mas escorregadia. No final do pistão é feita uma pequena cavidade onde o material inflamável pode ser inserido sem que seja esmagado durante as operações subsequentes. O pistão pode ser completamente retirado do cilindro para instalação ou remoção do isqueiro.

O pistão (ou cilindro) tem uma alça na extremidade para permitir que um aperto firme seja aplicado a ele, ou uma área de superfície grande o suficiente para golpeá-lo com força sem causar dor, enquanto o cilindro (ou pistão) é apoiado ou batido contra um superfície dura. A compressão do ar quando o pistão é rapidamente forçado para dentro do cilindro faz com que a temperatura interna suba abruptamente para mais de 400 ° F (260 ° C), a temperatura de autoignição do pavio. Isso é quente o suficiente para que a isca na face do pistão acenda com um clarão visível que pode ser visto, se o cilindro for feito de material translúcido ou transparente. O pistão é então rapidamente retirado, antes que a isca que está queimando esgote o oxigênio disponível dentro do cilindro. O material inflamável pode então ser removido da face do pistão e transferido para um ninho maior de material inflamável. A brasa é então ventilada ou soprada vigorosamente para criar uma chama, momento em que vários estágios de gravetos maiores podem ser adicionados até que se tornem um fogo em grande escala.

Versões antigas e modernas de pistões de fogo foram feitas de madeira , chifres de animais , chifres , bambu ou metal. Hoje, os pistões de incêndio são comumente construídos em madeira, metal ou plástico. Projetos "faça você mesmo" tornaram-se disponíveis usando cavilhas de madeira, tubo de PVC e cobre e anéis de borracha, para construir versões que custam menos de US $ 2 cada.

Princípio da Operação

Uma seringa de cilindro de vidro do século 19 com um pistão de metal ao qual o pavio é preso

A compressão rápida de um gás aumenta sua pressão e temperatura ao mesmo tempo. Se essa compressão for feita muito lentamente, o calor se dissipará para os arredores à medida que o gás retorna ao equilíbrio térmico com eles. Se a compressão for feita com rapidez suficiente, não haverá tempo para que o equilíbrio térmico seja alcançado. A temperatura absoluta do gás pode repentinamente se tornar muito mais alta do que a de seus arredores, aumentando da temperatura ambiente original do gás para uma temperatura quente o suficiente para acender o fogo. O ar no cilindro atua como fonte de calor e como oxidante para o combustível inflamável.

O mesmo princípio é usado no motor diesel para acender o combustível no cilindro, eliminando a necessidade de uma vela de ignição usada no motor a gasolina . O princípio de funcionamento está mais próximo do motor de bulbo quente , um antecedente precoce do diesel, uma vez que o combustível (isca) é comprimido com o gás, enquanto no diesel o combustível é injetado quando o gás já está comprimido e em alta temperatura .

Os pistões de incêndio têm uma taxa de compressão de cerca de 25 para 1. Isso se compara a cerca de 20: 1 para um motor a diesel moderno e entre 7: 1 e 11,5: 1 para um motor a gasolina. O pistão de fogo é feito deliberadamente estreito para que a força humana sem ajuda possa exercer força suficiente para comprimir o ar no cilindro em sua extensão máxima. Para atingir uma alta taxa de compressão, o volume final comprimido do fuzil e do ar deve ser pequeno em relação ao comprimento do tubo do pistão. Esses dois fatores juntos significam que apenas uma pequena quantidade de pavio pode ser acesa por um pistão de fogo, mas isso pode ser suficiente para acender outro pavio e, por sua vez, para acender um fogo maior.

As tinders que acendem em uma temperatura muito baixa funcionam melhor. Materiais facilmente combustíveis, como tecido carbonizado ou amadou, funcionam bem como isca e também podem conter brasas. Em contraste, as fibras de algodão inflamam a 455 ° F (235 ° C) e brilham intensamente, mas não seguram uma brasa. O flash de luz brilhante às vezes é suficiente para fins de demonstração, mas não iniciará um fogo persistente.

A construção de uma bomba manual, como uma bomba de bicicleta comum , é muito semelhante, exceto que a bomba também tem válvulas e uma mangueira para fornecer ar comprimido como saída. No caso da bomba, o aquecimento do ar comprimido é um efeito colateral indesejado . Tanto no pistão de incêndio quanto nas bombas, o mecanismo e os lubrificantes devem ser escolhidos para resistir a altas temperaturas e pressões de pico.

História

Sudeste Asiático e Madagascar

Pistões de fogo da Tailândia  (1,2); o Filipinas  (3,4); e Java, Indonésia  (5)

Os pistões de fogo foram inventados pelos asiáticos do sudeste (provavelmente os povos austronésios ). Seu uso concentrou-se principalmente nas regiões austronésias , particularmente na Península Malaia , Filipinas , Bornéu , Sumatra , Java , algumas das ilhas a leste de Java, incluindo Flores , e em Madagascar . Eles também são encontrados na Birmânia , Tailândia e Laos no sudeste da Ásia continental , bem como partes de Yunnan e no Japão .

Réplica moderna de um pistão de fogo feito de cocobolo

Os pistões de fogo no sudeste da Ásia eram feitos de bambu, madeira, metal, marfim, osso e chifre. O tubo principal tinha tipicamente cerca de 3,25 pol. (8,3 cm) de comprimento e 0,5 pol. (1,3 cm) de diâmetro, com um diâmetro interno de cerca de 0,375 pol. (0,95 cm). A extremidade do tubo geralmente se alargava em uma pequena cavidade usada para segurar o pavio. O material inflamável usado era normalmente obtido a partir da base das folhas de palmeiras e vinhas de ratã e geralmente eram armazenados em uma caixa de material inflamável carregada junto com o pistão. Eles eram conhecidos como lek phai tok em tailandês ; e gobek api em malaio (literalmente " almofariz e pilão ).

A antiguidade do pistão de fogo no sudeste da Ásia é desconhecida, mas definitivamente é anterior à colonização austronésica de Madagascar (c. 100-500 DC). Foi uma das primeiras provas definitivas ligando Madagascar a uma origem do sudeste asiático.

Os princípios que regem os pistões de fogo também foram usados ​​para construir foles de pistão do sudeste asiático com bambu. Esses foles de pistão podiam bombear ar suficiente para uma fornalha para produzir temperaturas altas o suficiente para derreter o metal, o que levou ao desenvolvimento independente de metalurgia sofisticada de bronze e ferro no Sudeste Asiático a partir de cerca de 1500 aC. Particularmente no desenvolvimento de gongos de bronze (por exemplo, da cultura Dong Son ) que foram exportados nas antigas redes de comércio marítimo do Sudeste Asiático. Esses foles de pistão alcançaram até Madagascar antes do contato com a Europa. A tecnologia de fole de pistão de bambu também foi adotada cedo pelos chineses, substituindo completamente a tecnologia de fole de couro chinesa nativa.

Se os pistões de fogo europeus foram influenciados pelos pistões de fogo do sudeste asiático era uma questão de debate. Mas Balfour (1908) e Fox (1969) demonstraram de forma convincente que os pistões de fogo europeus foram descobertos independentemente por meio de armas de ar comprimido. Fox, no entanto, tenta argumentar que os pistões de incêndio do sudeste asiático foram introduzidos da Europa, mas isso é rejeitado como não convincente por outros estudiosos. A presença de tecnologia derivada de pistão-fole e a existência de pistões de fogo mesmo em culturas isoladas e amplamente separadas, como os Kachin do norte da Birmânia e os Igorot das terras altas de Luzon , torna definitivamente conhecido que os pistões de fogo do sudeste asiático existiam muito antes das versões europeias .

Apesar da invenção independente dos pistões de fogo europeus, foram os pistões de fogo do sudeste asiático que inspiraram Rudolf Diesel em sua criação do motor diesel por volta de 1892, não as versões europeias (que foram amplamente substituídas por fósforos no final do século 19). Diesel foi aluno do inventor Carl von Linde . Ele adquiriu a ideia do motor de combustão interna depois de testemunhar Linde acender um cigarro com um pistão de incêndio. Este pistão de fogo foi adquirido pela Linde do Sudeste Asiático durante uma palestra em Penang .

Europa

O pistão fogo documentada pela primeira vez conhecido no Ocidente foi feita em 1745 pelo Abade Agostino Ruffo de Verona, Itália, que estava fazendo um par de pistolas de ar para o rei de Portugal, D. João V . Enquanto Ruffo testava a bomba de ar de uma arma para verificar se havia vazamentos, tampando sua saída com um pedaço de madeira, ele percebeu que, depois de pressurizar a bomba, a madeira havia sido queimada. Posteriormente, ele descobriu que o pavio foi aceso pela bomba. Ruffo fez um aparato para estudar mais o fenômeno, mas sua invenção não foi popularizada.

Está registrado que o primeiro pistão de fogo fez sua estreia mais ampla na frente dos cientistas em 1802 e foi patenteado em 1807 simultaneamente na Inglaterra e na França. Os pistões de fogo, ou "seringas de fogo" como eram chamados na época, gozaram de um breve período de popularidade em partes da Europa durante o início do século XIX, até serem substituídos pelo fósforo de fricção inventado em 1826.

Nos Estados Unidos, as descrições foram publicadas por muitos anos.

Veja também

Referências

Bibliografia

  • Arbor Scientific, Tools That Teach, Fire Syringe P1-2020; http://www.arboursci.com/Data_Sheets/P1-2020_DS.pdf
  • Balfour, Henry (1907) "The fire piston," Annual Report of the Board of Regents of the Smithsonian Institution , pp. 565-598.
  • Fox, Robert (julho de 1969) "The Fire Piston and Its Origins in Europe", Technology and Culture , 10 (3): 355-370.
  • Jamison, The Remarkable Firepiston Woodsmoke (1994) Menasha Ridge Press, Birmingham AL ISBN  0-89732-151-0
  • Jamison, Richard with Mel Deweese, "O notável pistão de fogo" em: Richard e Linda Jamison, Primitive Skills and Crafts: An outdoorsman's guide to shelters, tools, armas, tracking, survival, e muito mais (New York, New York: Skyhorse Publishing , 2007), pp. 163-176.
  • Rowlands, John J. The Cache Lake Country (1947); WW Norton and Company, Inc., Nova York, NY

links externos