L’illuminazione elettrica dalla lampada ad arco alla lampada a filamento di carbonio
Parte IV
Da La Gazzette Piemontese (Torino, 2 ottobre 1882)
Nome attribuito in passato a diversi periodici, dopo l’Unità d’Italia La Gazzetta Piemontese diventa il titolo del quotidiano fondato da Vittorio Bersezio nel 1867. Stampato a Torino, a partire dal 1895 si chiamerà La Stampa
L’Edison italiano
Sotto questo titolo fa oggidì il giro dei giornali italiani la gloria di un nostro compaesano che, rimasto oscuro finora nello studio di un laboratorio in fondo di un paesello, ha mandato ora subitamente uno sprazzo della luce del genio destinato a scrivere una nuova gloriosa pagina sul libro delle scoperte italiane. Se i nostri lettori rammentano, noi abbiamo fatto altra volta un accenno di quest’uomo e della sua scoperta: era il domani del giorno in cui avevamo assistito alle prime esperienze della scoperta, e mentre ce ne dimostravamo ammirati, promettevamo di ritornare sull’argomento. È ora che manteniamo la promessa. La scoperta è una nuova rivelazione destinata senza dubbio alla risoluzione del problema dell’illuminazione; l’autore ne è Alessandro Cruto, e il luogo ove avvenne è Piossasco, il noto paesello piemontese, che ora la tranvia congiunge a Torino in meno di un’ora e mezzo di tragitto. Alessandro Cruto è un modesto cittadino di Piossasco che, come si suol dire, è nato col bitorzolo del fisico. Destinato dalla sua condizione sociale ad attendere ai lavori della campagna, sentì un bel giorno la potente inclinazione ad attendere alle scienze sperimentali, e da allora, tutto infervorato, si appartò in una camera di casa sua e cominciò i suoi studi, Ciò avveniva dodici anni fa, quando il Cruto conosceva ancora pochissimo i libri e possedeva meno ancora di istrumenti e macchine; i suoi compaesani che lo vedevano chiuso in quella camera, nella quale era a tutti vietato l’ingresso, lo chiamavano il matto; neppure i suoi parenti sapevano farsi un’idea di quello ch’egli facesse e di quello che volesse. Ma egli lavorava tenacemente, incessantemente, animato dallo spirito di non so che di nuovo che doveva scoprire, e che senza dubbio avrebbe scoperto.
La sua cultura, come il suo laboratorio, si andarono di pari passo arricchendo di esperienze e di utensili; qualche tempo fa poi il Cruto ebbe la fortuna di avere generosi mecenati che lo sovvennero di un discreto sussidio. Ciò valse a sempre meglio avvalorare il Cruto, ed ecco che un bel giorno egli annunzia ad un ristretto numero di amici che la scoperta è fatta. Questa scoperta risolve uno dei più importanti problemi fisici dei giorni nostri, problema finora tentato infruttuosamente dallo stesso Edison e da tanti altri, quello cioè di far depositare colla corrente elettrica, sopra un oggetto, del carbonio puro. Con questo carbonio puro, che è una sostanza leggera, nerissima, compatta, di splendore metallico abbagliante, la riproduzione degli oggetti costa assai meno che non colla galvanoplastica, nel tempo stesso che dà una maggiore bellezza e fedeltà di linee.
Ma l’invenzione non è solamente limitata alla riproduzione degli oggetti, ma ben più ad una importantissima industria cui finora è mancato un elemento; l’industria cioè dell’illuminazione elettrica con lampade d’incandescenza. Il Cruto colla sua scoperta è riuscito a fabbricare carboni del colore, dell’elasticità e flessibilità dell’acciaio, che, saldati a fili di platino e chiusi in una lampada di vetro, nella quale si è ottenuto il vuoto barometrico, costituiscono la lampada elettrica Cruto. Questi carboni possono avere tutte le dimensioni e le forme che l’inventore desidera; la loro produzione essendo, per così dire, a sistema di galvanoplastica, è chiaro che essi assumono la forma di qualunque oggetto si voglia imitare. I carboni Cruto sono internamenti vuoti, cioè a tubo capillare. Uno speciale attacco flessibilissimo in tutti i sensi venne pure studiato dall’inventore per la sospensione della sua lampada a incandescenza. Noi, come abbiamo detto, siamo stati fra i primi ad assistere alla prima esperienza delle lampade Cruto. L’illuminazione è delle più belle: la luce Cruto è divisibile come quella del gaz, è costante, limpida, molto meno costosa delle altre luci elettriche, costituisce insomma una vera scoperta. Il Cruto anche innanzi al suo trionfo, non ha perso nulla della sua preventiva modestia, ma noi non abbiamo errato prevedendo che la sua invenzione portata al battesimo del pubblico avrebbe avuto l’applauso che si meritò.
L’illuminazione elettrica dalla lampada ad arco alla lampada a filamento di carbonio
Parte III
Il 5 marzo 1880, utilizzando la corrente elettrica prodotta da una batteria di pile Bunsen, Cruto accese la sua prima lampada ad incandescenza nel Laboratorio di Fisica dell’Università di Torino e nel settembre di quello stesso anno riuscì a mettere a punto la lampadina che prese appunto il suo nome: essa si rivelò superiore a tutte quelle già ideate, compresa quella di Edison. Era dunque necessario farla conoscere e commerciarla, ma purtroppo la cronica mancanza di finanziamenti che aveva contraddistinto tutta l’attività di ricerca di Cruto doveva ancora una volta ostacolarlo, anche se, sul finire del 1881 una speranza si affacciò all’orizzonte. All’ottico Bardelli di Torino, che stava sperimentando delle lampade Swan con filamento a fili di cotone carbonizzato chimicamente provenienti da Londra, Cruto propose una prova comparativa. L’esito fu talmente favorevole a lui che riuscì a trovare in poco tempo quattro persone pronte a investire nel suo progetto concretizzatosi nel 1882 nella costituzione della Società A. Cruto e Comp. con sede a Piossasco.
Il lavoro da svolgere si prospettava enorme: oltre alle attrezzature per la produzione era necessario pensare anche a tutti gli elementi connessi come i portalampade, gli interruttori, gli isolatori per gli impianti all’esterno; insomma, una vera e propria industria dove poter fabbricare tutto l’occorrente, compresi ovviamente i vari macchinari (dinamo, alternatori) necessari a produrre energia. Per il filamento, Cruto interviene depositando sopra un filo di platino finissimo del carbonio – precedentemente percorso da una corrente elettrica in grado di portarlo allo stato rovente – in un’atmosfera di idrogeno bicarbonato (etilene). A questo punto ricava uno spessore di carbonio delle dimensioni e forme desiderate per ottenere una resistenza elettrica, dopo di che, aumentando la corrente elettrica, il filo di platino per surriscaldamento si volatilizza e la sua copertura, o rivestimento, assume la funzione di filamento (di carbonio purissimo).
Anziché presentare impurità e casualità nella dimensione, processo inevitabile partendo da fibre naturali, la grafite di Cruto era pura e ottenibile nelle dimensioni desiderate. Tale superiorità venne riconosciuta nel 1893 dalle esperienze compiute nel Laboratorio di Fisica del Politecnico di Zurigo sotto la direzione del prof. Weber, docente di Einstein. Intanto nel 1885 nasceva ad Alpignano (TO) la prima Fabbrica di Lampade elettriche prodotte da Cruto.
Nel frattempo anche il geniale Edison, sostenuto, a differenza di Cruto da una poderosa struttura finanziaria, fabbrica le sue lampade il cui filamento è ottenuto carbonizzando chimicamente fibre naturali, in particolare cotone: intende cioè ottenere il filamento di carbonio da elementi esistenti in natura (per questo motivo il prodotto ottenuto da Cruto si può a giusto titolo definire il primo ad essere interamente artificiale). L’intensa attività di ricerca di Edison viene condotta nei laboratori di Menlo Park in California dove gli aspetti tecnologici sono affrontati congiuntamente; in pratica propone un sistema di illuminazione in cui tutti i componenti, dal generatore alla rete di distribuzione e alle lampade a incandescenza, siano progettati per formare un complesso di apparati compatibili, allo scopo di configurare una nuova attività economica: la produzione centralizzata dell’elettricità per illuminazione. Edison rappresenta dunque il primo imprenditore capace di applicare i principi della produzione di massa al processo dell’invenzione ed è proprio questo aspetto a renderlo celebre.
Rimaneva da definire la “divisibilità della corrente” in modo che tutte le lampade collegate a un generatore fossero alimentate con corrente della medesima intensità, indipendentemente dalla loro distanza e non risentissero dell’inserimento o dell’esclusione di altre lampade del circuito. Il nuovo sistema, quindi, oltre all’efficienza doveva risultare commercialmente valido e competitivo nei confronti del gas illuminante. Per far si che tutto ciò potesse svilupparsi risultava determinante localizzare le centrali di produzione in aree con un’elevata densità di potenziali consumatori: questo fu uno dei principali obiettivi su cui si concentrarono gli sforzi delle grandi città affinché la luce elettrica potesse finalmente diffondersi senza più ostacoli.
In ambito nazionale l’impianto termoelettrico milanese di via Santa Radegonda, entrato in servizio nel giugno del 1883, è comunemente indicato come la prima centrale elettrica sorta in Europa anche se nella letteratura anglosassone tale prerogativa viene assegnata all’impianto londinese di Halborn Viaduct, di qualche mese precedente, per cui la fabbrica milanese andrebbe più correttamente intesa come la prima centrale elettrica dell’Europa continentale. Entrambi gli stabilimenti europei furono preceduti di pochissimo dall’entrata in servizio della centrale di Pearl Street a New York, ma al di là di considerazioni di tipo nazionalistico, quello che risulta più interessante è che le applicazioni dell’elettricità nella città di Milano si concretizzarono in contemporanea a quelle americane e con due anni di anticipo rispetto a quelle di Berlino. L’Italia, come emerge, svolse quindi un ruolo da protagonista non solo nello sviluppo della lampada elettrica ma anche nella realizzazione delle prime centrali deputate alla produzione della nuova energia.
L’illuminazione elettrica dalla lampada ad arco alla lampada a filamento di carbonio
Parte II
Si arrivò a una parziale definizione “dell’arco” grazie alla messa a punto, intorno agli anni Settanta dell’Ottocento, del generatore di Gramme: una sorta di dinamo realizzata con una meccanica solida e duratura, in grado di costituire il primo generatore elettrico funzionante in modo continuativo senza il rischio del surriscaldamento. Accoppiate con macchine a vapore, queste dinamo rappresentarono l’elemento indispensabile per la nascita dei primi sistemi di illuminazione elettrica ad arco. Da ricordare che nel 1873 fu proprio la fabbrica parigina di Gramme la prima ad essere illuminata con questo sistema.
Quando nel 1876 il telegrafista russo Jablochkoff mise finalmente a punto una lampada alimentata a corrente alternata, e l’anno seguente si provvide a illuminare la Gare de Lyon a Parigi con 12 lampade collegate ad un unico generatore, fu evidente come non esistesse più alcun vincolo alla diffusione dell’illuminazione elettrica. Si era ormai ottenuta una fonte di energia luminosa, intensa e relativamente costante, benché rimanessero inconvenienti di non poco conto come la necessità di una frequente sostituzione degli elettrodi degli archi e la difficoltà di assicurare la medesima intensità del flusso luminoso alle numerose lampade collegate in serie. In più rimaneva irrisolto il problema dell’illuminazione elettrica degli ambienti di dimensioni ordinarie dove la lampada ad arco era poco utilizzata per la sua eccessiva potenza, mentre il gas era sempre più temuto quale possibile causa di incendi e per la sua tossicità in caso di fughe.
La soluzione del problema consisteva nell’avviare uno studio specifico per l’applicazione di lamine al carbonio all’interno delle lampade (il fenomeno fisico per cui un oggetto, portato a elevate temperature, emette luce è chiamato incandescenza; il termine deriva dal latino candescere, ovvero “diventare bianco”).
Il 24 maggio 1879 il piemontese Alessandro Cruto, coetaneo dell’americano Thomas Edison e suo concorrente nell’invenzione della lampadina elettrica, si recò al Museo Industriale di Torino per assistere alla conferenza del prof. Ferraris sull’illuminazione con la lampada a incandescenza: Edison era riuscito a realizzare la prima lampada a filamento, ma di scarsa efficacia in quanto lo stesso filamento aveva brevissima durata (solo poche ore). Ferraris espresse apertamente il suo timore che la lampada elettrica a incandescenza avesse poca o nessuna probabilità di trovare applicazione nell’illuminazione delle città in quanto, nonostante la soluzione teorica del problema fosse stata già raggiunta da un trentennio, mancava ancora un filamento in grado di resistere alla temperatura di incandescenza. Cruto, autodidatta geniale, dotato di una straordinaria attitudine per la chimica e la fisica, fece proprie le considerazioni di Ferraris e da quel momento nel suo “laboratorio” di Piossasco lavorò incessantemente per raggiungere un unico obiettivo: realizzare filamenti di carbone idonei. Come lui stesso spiega, dovevano essere costituiti di carbonio puro, del diametro di cinque centesimi di millimetro, esattamente uguali tra loro, elastici ma non troppo fragili, dotati di resistenza elettrica e di capacità luminosa.
L’illuminazione elettrica dalla lampada ad arco alla lampada a filamento di carbonio
Parte I
Fino all’inizio del XIX sec. l’unico mezzo per produrre elettricità era costituito dalle “macchine a strofinio”, apparecchi elettrostatici capaci di generare scariche, che non erano però in grado di produrre correnti apprezzabili, se non per pochi attimi. La situazione cambiò radicalmente con la pila di Volta che, seppure di modesta intensità e differenze di potenziale, permise di ottenere correnti più costanti. Queste furono le premesse affinché i fenomeni elettrici cessassero di essere solo curiosità e chiacchiere da salotto.
Nel giro di qualche decennio l’improvvisa disponibilità di corrente elettrica avrebbe portato alla nascita di un nuovo settore industriale capace di sovvertire non solo gli aspetti della vita quotidiana, ma le stesse condizioni della produzione. Il rapporto tra la messa a punto dell’apparecchio di Volta – il primo rudimentale generatore di corrente continua – e la possibilità di ottenere luce dall’elettricità fu quasi istantaneo.
Già nel 1802 il chimico inglese Humphry Davy si era occupato della scintilla prodotta fra le estremità della pila di Volta e, utilizzando una batteria di pile composta da 2000 elementi (ospitata in un sotterraneo), aveva scoperto che se al posto dei filamenti metallici – colpevoli di causare la chiusura dei circuiti – si utilizzavano elementi di carbonio ben calcinato, la scintilla appariva più intensa e più luminosa. Questo arco elettrico, definito perciò “arco voltaico” divenne oggetto di molteplici studi tanto che già nel 1845, grazie ai primi successi nella costruzione della lampada ad arco, fu tentato il lancio dell’illuminazione elettrica su scala commerciale. Il tentativo fu destinato al fallimento poiché la manutenzione delle ingombranti batterie di pile necessarie alla produzione della corrente risultava troppo costosa.
La prima lampada ad arco per applicazione commerciale venne messa a punto da Staite nel 1853, mentre quella di Crompton, con due archi e un meccanismo di regolazione semplificato, permetteva una maggiore efficienza. In sostanza la lampada ad arco consisteva nella presenza di due elettrodi, solitamente di carbonio (grafite) tra i quali era presente una differenza di potenziale elettrico, sia in corrente continua che in corrente alternata. Gli elettrodi venivano inizialmente messi in contatto e successivamente separati per creare l’arco. L’emissione luminosa che ne scaturiva era particolarmente intensa e bianca, molto vicina allo spettro solare, anche se piuttosto instabile e ricca di raggi ultravioletti. Tali caratteristiche la resero ideale per illuminare fari marittimi e spazi ampi come gli stabilimenti industriali. Venne usata anche per l’illuminazione pubblica sia montata su pali e mensole in fusione di ghisa, sia con installazione al centro della strada tramite sospensione su fune tesata. La lampada ad arco ebbe grande diffusione tra gli anni 1880-1920 giocando un ruolo trainante nello sviluppo dell’industria elettrica. Era l’epoca in cui il confronto fra la nuova tecnologia e quella legata al gas approdò spesso ad aspri conflitti, diatribe e contenziosi, soprattutto tra i pionieri dell’elettricità e le Società del Gas che non intendevano perdere il loro monopolio. Della lampada ad arco si interessò anche l’ingegnere elettrico serbo Nikola Tesla, ricercatore visionario e instancabile le cui invenzioni rimangono pietre miliari di quella “rivoluzione elettrica” che raggiunse il suo apice alla fine del XIX secolo.
Fiori sui cannoni
Che fine hanno fatto i cannoni impiegati in passato in mille battaglie navali? La stragrande maggioranza giace in fondo ai mari, a volte assieme ai relitti, o a quel che resta, dei galeoni sui quali erano imbarcati. I più fortunati, pochissimi percentualmente, fanno oggi bella mostra di sé nei musei, ma è possibile ritrovarli anche sul lungomare di qualche città, sul belvedere di una roccaforte, al centro di una piazza o di un giardino, a “guardia” di un monumento.
A proposito di musei, esiste una città dove questi manufatti hanno dato vita a un vero e proprio museo a cielo aperto, unico al mondo nel suo genere. La città in questione è Londra; qui i cannoni navali sono stati recuperati e riconvertiti in particolari oggetti di arredo urbano.
Ma procediamo con ordine. La loro origine risale al periodo conclusivo delle guerre napoleoniche e consistono in fusioni di ghisa di dimensioni abbastanza contenute. All’epoca della battaglia di Trafalgar (21 ottobre 1805) che decretò la vittoria decisiva della Royal Navy sulla flotta franco-spagnola – e la conseguente supremazia nei mari per oltre un secolo – la fonderia Carron Company di Falkirk (Scozia) deteneva il monopolio della produzione di cannoni navali leggeri, chiamati per l’appunto carronades in suo onore.
Al termine delle guerre la stessa fonderia, preoccupata dell’inevitabile diminuzione della richiesta di armamenti e dalla possibilità che il governo potesse utilizzare i cannoni sequestrati ai francesi e agli spagnoli, suggerì che gran parte di questi fossero svenduti per essere poi riutilizzati come colonnine spartitraffico nelle strade e nelle piazze di Londra con la funzione di regolare e indirizzare, e talvolta anche impedire, il traffico di pedoni e veicoli.
E così è stato. Tale modello ha poi determinato nel tempo la nascita di una molteplicità di varianti, seppur sempre ispirate alla forma del cannone. Si tratta di tipologie simili fra loro, ma non identiche, che in molti casi ricercano un decoro fatto di fiori, stelle, ovuli, stemmi, quasi a voler mitigare l’aspetto austero di un oggetto nato per rispondere a scopi esclusivamente militari.
Il sito ufficiale del Museo
