Polvera

La pouvera (var. polvera, polsa, poussa ; gasc. prova) es una substància quimica explosiva que permet de lançar un projectil per mejan d'una arma de fuòc. Inventada en China vèrs lo sègle VII, èra inicialament compausada de carbon, de sofre e de saunitre. Se difusant lòng de la Rota de la Seda, arribèt dins lo mond arab vèrs lo sègle VIII e en Euròpa vèrs lo sègle sègle XII ò XIII. Eissida dei recèrcas alquimicas, la pouvera negra foguèt inicialament utilizada per fabricar de fuòcs d'artifici ò per cremar de bastiments enemics. Pasmens, son caractèr explosiu trobèt pauc a pauc un interès sus lo prat batalhier. A partir dau sègle XIV, entraïnèt una revolucion dins lo domeni militar amb la generalizacion progressiva deis armas de fuòc (fusius, canons...).

Fotografia d'un molon de pouvera.

Lei progrès scientifics dau sègle XIX veguèron plusors quimistas s'interessar a sa fabricacion. Aquò permetèt de desvolopar lei pouveras sensa fumada que remplacèron rapidament la pouvera negra a partir deis ans 1880. De colors variadas (blanc, jaune, negre...), aquelei pouveras an l'avantatge de cremar sensa produrre de quantitats importantas de particulas solidas e an una poissança pus importanta. Uei, fòrman la màger part de la produccion mondiala de pouvera. La pouvera negra tradicionala a pasmens pas totalament disparegut car es encara una matèria premiera indispensabla per la fabricacion fuòcs d'artifici ò de petards.

Istòria

Descubèrta e difusion de la pouvera

Formula de la pouvera escricha dins lo Wujing Zongyao.

La pouvera foguèt inventada en China mai seis originas son mau conegudas. Sembla datar dau sègle VII e foguèt probablament descubèrta dins lo quadre de recèrcas farmaceuticas sus l'immortalitat. D'efiech, l'alquimista Sun Simiao (581-682) depinta dins lo Danjing nei fu liuhang fa leis efiechs explosius d'una mescla de sofre, de carbon e de saunitre e ne'n desconselha la fabricacion. Vèrs 1044, la recèpta es tornarmai mencionada dins lo Zhen yuan miao dao yaolu e sa fabricacion es totjorn desconselhada. Dins aquò, lo Wujing Zongyao (« Principis generaus dau classic de la guèrra » en occitan), que data egalament de 1044, presenta un metòde per produrre de granadas de pouvera probablament utilizadas per espaurir l'enemic gràcias au bruch de l'explosion.

L'aparicion dei premiereis aplicacions militaras data probablament dei sègles XI ò XII. Per exemple, en 1132, de tubes de bambó emplits de pouvera foguèron utilizats coma una sòrta de lança-flamas. Puei, de sagetas portant una mescla de pouvera foguèron utilizadas coma arma incendiària. Aquò marquèt probablament una etapa vèrs l'aparicion deis armas de fuòc. D'efiech, de granadas metallicas explosivas e de canons de bronze apareguèron respectivament au sègle XIII e au sègle XIV.

La difusion vèrs l'oèst de la pouvera comencèt benlèu vèrs lo sègle VIII siá durant lei conflictes militars entre Arabs, Turcs e Chinés siá gràcias a de cambis entre alquistas arabs, persans e chinés. Son introduccion en Euròpa se debanèt vèrs lo sègle XII ò lo sègle XIII car una recèpta de la pouvera es descricha dins lo Liber ignium. Tradicionalement, es atribuïda ais Arabs mai un ròtle dei Mongòls es probable. Tre la premiera mitat dau sègle XIV, leis Europèus desvolopèron d'armas de fuòc.

La generalizacion deis armas de fuòc

A partir de la segonda mitat dau sègle XV, leis armas de fuòc venguèron pus frequentas sus lei prats batalhiers. S'impausèron lentament coma l'arma de basa dau fantassin e de l'artilhariá en Euròpa e en Orient Mejan. Conoguèron una difusion pus limitada en Pèrsia, en Índia e en Asia Orientala onte d'armaments tradicionaus demorèron d'usatge frequent fins au periòde coloniau. En parallèl, la pouvera trobèt tanben d'aplicacions dins lo domeni minier.

Aquò entraïnèt l'aparicion d'una industria de produccion e un melhorament dei metòdes de fabricacion. L'objectiu èra de contentar una demanda en aumentacion que presentavan de besonhs mai e mai especifics. La preparacion dau carbon de lenha foguèt ansin l'objècte d'observacions importantas que permetèron de desgatjar de proprietats importantas coma la necessitat caufar mai la lenha durant la preparacion per produrre una pouvera de guèrra de bòna qualitat. De mai, i aguèt de reflexions sus lei proporcions de carbon, de sofre e de saunitre (per exemple, 40/30/30 per una pouvera miniera e 75/12,5/12,5 per una pouvera militara).

Leis obradors de fabricacion èran generalament installats lòng dei rius per utilizar l'energia idraulica per mòure de trissons. Lei diferents compausants èran trissats separadament avans d'èsser mesclats segon lei proporcions desiradas. D'aiga èra sovent utilizada per securizar aquela etapa. Lo resultat dau procès èra un produch pulverulent que donèt son nom a la « pouvera ». Dins aquò, lei produchs fabricats mancavan d'omogeneïtat e èran sensibles a l'umiditat. Ansin, a partir dau sègle XVIII, de recèrcas foguèron entrepresas per lei melhorar.

Invencion de la pouvera sensa fumada

Lei trabalhs de Paul Vieille

Fotografia d'una mòstra de nitrocellulòsa.

Article detalhat : Paul Vieille.

Lei recèrcas sus la pouvera iniciadas au començament dau sègle XIX s'orientèron dins plusors direccions coma l'aumentacion de la resisténcia a l'umiditat ò lo melhorament de la combustion. Aqueu darrier problema èra fòrça important car la mitat dei produchs formats durant la deflagracion èra de particulas solidas, çò qu'engendrava d'inconvenients nombrós (encrassatge rapid de l'arma, formacion de fumadas sornas...). Per o resòuvre, de quimistas estudièron lei proprietats dau fulmicoton (ò nitrocellulòsa), un explosiu descubèrt en 1838 que produsiá de quantitats importantas de gas.

Après divèrseis assais sensa resultat, lo Francés Paul Vieille (1854-1934) capitèt de desvolopar en 1884 una pouvera constituïda de nitrocellulòsa. Per aquò, trabalhèt sus de mesclas de fulmicoton e de collodion, una forma de nitrocellulòsa dissòuta dins una solucion d'etèr e d'etanòl. L'interès d'aquela preparacion èra de permetre lo compactatge de la nitrocellulòsa. Òr, a respècte de la forma pulverulenta qu'entraïnava de detonacions violentas, sa formula compactada permetiá de produrre d'explosions pus lentas e pus regularas.

Dicha pouvera B, aquela preparacion èra pus poderosa que la pouvera tradicionala. Ansin, amb una massa d'explosiu pus febla, permetiá de comunicar una velocitat pus importanta a un projectil e laissava ges de residü. Aquò menèt a l'aparicion d'una generacion novèla d'armas de fuòc pus poderosas maugrat una reduccion generala dei calibres. Per exemple, dins l'armada francesa, lei fusius Chassepot e Gras, d'un calibre de 11 mm e d'una portada eficaça de 200 m, foguèron remplaçats per lo fusiu Lebel de 8 mm qu'èra capable de tuar un adversari a 250 m. Pasmens, la fabricacion de la pouvera B èra malaisada car necessitava un mestritge precís dau procès. Ansin, de pouveras instablas, contenent de traças d'acid nitric, foguèron a l'origina d'accidents grèvas coma leis explosions dei cuirassats Iéna e Liberté en 1907 e 1911.

Vèrs lei pouveras modèrnas

Fotografia de còrdas de cordita dins una municion de .303 British.

Fotografia d'una pouvera modèrna.

Quauqueis ans après la concepcion de la pouvera B, lo quimista suedés Alfred Nobel (1833-1896) prepausèt divèrsei melhoraments per gelificar la nitrocellulòsa e de la nitroglicerina. Aquò li permetèt de produrre un explosiu liquid compausat de 45% de nitrocellulòsa, de 45% de nitroglicerina e de 10% de camfre. Dich ballistita, foguèt adoptat per Itàlia per fabricar de municions per lo fusiu M1890 Vetterli. Pasmens, aviá tanben de problemas d'instabilitat après evaporacion dau camfre.

La formula de la ballistita inspirèt rapidament lo Britanic Frederick Augustus Abel (1827-1902) que desvolopèt un explosiu novèu, la cordita, en utilizant l'acetona coma produch de gelificacion de la nitrocellulòsa e de la nitroglicerina. Lo produch obtengut aviá l'aspècte de còrdas jaunas. En mai de produrre pauc de fumadas, sa combustion aviá egalament l'avantatge de produrre pauc de lutz, çò que permetiá au tiraire de demorar escondut. Pauc a pauc, la cordita s'impausèt dins la màger part deis armadas modèrnas, especialament après son adopcion per França.

Uei, la generalizacion dei pouveras sensa fumada entraïnèt l'aparicion de divèrsei categorias de pouvera :

• lei pouveras de basa simpla son fachas de nitrocellulòsa, d'estabilizants e de traças de solvents de fabricacion.
• lei pouveras de basa dobla son fachas a partir d'una mescla de nitrocellulòsa e de nitroglicerina (ò de còps, un autre estèr nitric oliós), de substàncias gelatinosas non volatilas e, de còps, de nitroguanidina. Important per leis aplicacions militaras, aqueu darrier produch permet de limitar la produccion de calor durant lo tir, çò qu'empacha l'inflamacion dei gas.
• lei pouveras piroxiladas, principalament destinadas ais armas de caça, son generalament fabricadas a partir de la gelificacion d'una basa de nitrocellulòsa e l'apondon de nitrats inorganics solubles dins l'aiga que permèton d'obtenir una pouvera pulverulenta. Son relativament pròchas dei pouveras de basa simpla.

Lei pouveras modèrnas son totjorn inspiradas per aqueu modèl. Aparegudas au començament dau sègle XX, s'impausèron après la Premiera Guèrra Mondiala. Son generalament dichas « pouveras IMR » en causa de l'apellacion comerciala Improved Military Rifle qu'es utilizada per la companhiá estatsunidenca DuPont. Totjorn a basa de nitrocellulòsa, contènon de produchs permetent de mestrejar mai la combustion (dinitrotoluèn) e de dissipar lei cargas electrostaticas (grafit).

Lei pouveras compositas

Lei pouveras compositas son un ensemble de substàncias explosivas adaptadas per d'usatges dins de condicions de temperatura e de pression particularas coma, per exemple, lo foratge petrolier. D'efiech, a de prefondors importantas, es impossibla d'utilizar de pouveras classicas car lo ponch de fusion de la nitrocellulòsa se situa entre 160 e 180 °C. Per faciar aquela dificultat, foguèron donc desvolopadas de composicions especialas contenent un combustible e un comburant (generalament un ion perclorat) susceptiblas de resistir a de temperaturas de l'òrdre de 300 °C.

Proprietats fisicoquimicas

Generalitats

La pouvera es una substància explosiva capabla de produrre de quantitats importantas de gas. Lei reaccions quimicas implicadas dins aqueu procès son fòrça variadas. Pasmens, se pòdon presentar lei reaccions de combustion complèta per :

• la pouvera medievala a basa de carbon, de saunitre e de sofre :

10 KNO₃(s) + 4 S(s) + 2 C₇H₃O(s) → 5 K₂O(s) + 3 H₂O(g) + 4 SO₂(s) + 12 CO(s) + 2 CO₂(g) + 5 N₂(g)

• la nitrocellulòsa :

2 C₆H₇N₃O₁₁(s) + 9/2 O₂(g) → 12 CO₂(g) + 3 N₂(g) + 7 H₂O(g)

• la nitroglicerina :

2 C₃H₅N₃O₉(l) → 6 CO₂(g) + 3 N₂(g) + 5 H₂O(g) + 12 O₂(g)

Aquelei reaccions permèton d'observar lo fenomèn de produccion de particulas solidas caracteristic dei pouveras ancianas.

Au nivèu quimic, la combustion de la pouvera es una deflagracion, es a dire que l'onda de combustion avança mens rapidament que lei gas produchs. Aqueu fenomèn es caracterizat per l'abséncia d'onda de tuert. Pasmens, es possible d'obtenir una detonacion se la pouvera es plaçada dins un endrech confinat. La temperatura de la reaccion es generalament situada entre 2 000 e 3 000 K. Pus febla que per mai d'un explosiu modèrne (TNT, nitroglicerina...), permet de limitar lo risc de cremadura per l'utilizaire.

Balistica interiora

Article detalhat : Balistica interiora.

La balistica interiora es la disciplina qu'estudia lo movement d'un objècte propulsat per una carga de pouvera. Apareguda dins lo corrent dau sègle XVIII, es basada sus tres equacions fondamentalas que son :

• l'equacion d'inercia que depinta la mesa en movement dau projectil per l'accion dei gas sus son culòt maugrat la resisténcia dei fòrças de fretament dau canon.
• l'equacion d'energia que permet d'establir un liame entre l'energia eissida de la combustion de la pouvera, l'energia potenciala dei gas e l'energia cinetica dau projectil.
• l'equacion de combustion dei gas que permet d'establir un liame entre la quantitat de gas produchs, lei caracteristicas de la carga de pouvera (geometria, compacitat...) e la pression.

Procès de fabricacion

Fabricacion de pouvera negra

Fotografia de mòlas utilizadas durant lo sègle XIX.

Lei pouveras negras son compausadas de carbon de lenha, de sofre e de saunitre. Èran generalament fabricadas dins d'obradors utilizant de trissons ò de mòlas mogut per l'energia d'un riu ò, pus tard, d'un motor electric. Leis ingredients èran trissats separadament. Lo saunitre e lo sofre èran generalament extrachs dins de minas e lo carbon de lenha èra produch localament. Segon lei besonhs, la destillacion de la lenha èra realizada a una temperatura compresa entre 300 e 500 °C.

Après aquelei preliminars, la premiera etapa de fabricacion consistiá en mesclar lo carbon e lo sofre. L'apondon de saunitre èra l'etapa seguenta. Per de rasons de seguretat, èra generalament realizada en preséncia d'aiga. Aquela mescla èra esquichada per de mòlas per formar de « galetas » qu'èran dirigidas vèrs una sòrta de bota trelissada. En rotacion, permetiá de rompre lei galetas per formar de grans. De tamís lei recuperavan e lo produch finau èra obtengut après una etapa de secatge.

Fabricacion de pouvera sensa fumada

La fabricacion de pouvera sensa fumada es generalament un procès necessitant un mestritge important dei tecnicas d'engèni quimic. Per exemple, la fabricacion de la pouvera B necessita de fabricar dos tipes de nitrocellulòsa :

• un premier (CP1), amb un taus de nitracion important, pauc soluble dins una mescla d'etèr e d'alcòl.
• un segond (CP2), amb un taus de nitracion mejan, soluble dins aquela mescla.

La premiera etapa consistiá en la desidratacion dei dos cotons pouvera (CP) per d'alcòl. Puei, lei dos cotons èra mesclats en preséncia d'una solucion d'etèr e d'alcòl e d'un produch estabilizant. Aquò permetiá d'obtenir una pasta formada per lo CP1 recubèrt per lo CP2.

Aquela pasta èra tractada amb de pressas idraulicas formar de placas qu'èran retalhadas dins lo sens de la longor. Lei correjas èran alora eissaurada per eliminar lo solvent avans d'èsser decopadas. Lei tròç èran alora plaçats dins l'aiga per eliminar lo rèsta de solvent. Puei, èran secats e mesclats per formar lo produch finau qu'avián la forma de rectangle d'una longor de 12 a 30 cm e d'una largor de 2 a 5 cm. L'espessor variava de 0,3 mm per lei pouveras rapidas destinadas ai fusiu a 3 cm per lei composicions pus lentas utilizadas per l'artilhariá navala.

Aplicacions

La pouvera a principalament d'aplicacions dins lo domeni de la fabricacion de municions e d'explosius per d'utilizacions militaras ò civilas (obús, cartochas de caça, explosius miniers...). Es tanben totjorn utilizada per la fabricacion de fuòcs d'artifici ò de petards.

Annèxs

Liames intèrnes

• Arma de fuòc.
• Combustion.
• Explosiu.