Due anni sono, invitato a parlarvi di Volta e delle scoperte
scientifiche che illustrarono la fine del XVIII secolo e il principio
dell'attuale, vi ho detto che quel periodo storico fu segnalato da
due grandi avvenimenti, i quali dovevano produrre nelle condizioni
economiche e sociali di tutto il mondo la più grande rivoluzione che la
storia abbia registrato finora. Questi avvenimenti furono la scoperta
della pila, dovuta a Volta, e l'invenzione della macchina a vapore,
dovuta a Watt. Dell'una ho avuto l'onore di intrattenervi due anni fa;
dell'altra, e delle sue prime applicazioni in Italia, ho la fortuna di
potervi parlare quest'oggi.
È la macchina a vapore che ha creato l'industria moderna. Lo scozzese
Watt, trovando la prima soluzione pratica del problema di convertire
il calore in forza, ha aperto all'attività dell'uomo un orizzonte
sconfinato, verso il quale l'umanità si è slanciata con tanto ardore,
che oggi il pensatore ha diritto di domandarsi se non si sia battuta
una falsa strada e se l'invenzione della macchina a vapore si possa
veramente dire, dal punto di vista sociale, un beneficio.
Non è un paradosso l'enunciazione di un simile dubbio. Certo la
macchina a vapore ha prodotto un mutamento profondo nella vita sociale
e individuale; ha permesso di creare immense ricchezze, ha soppresso le
distanze, ha messo a disposizione dell'uomo mille nuove risorse che gli
possono render facile e aggradevole la vita; ma ha anche moltiplicato
la popolazione, e ha moltiplicati i suoi bisogni. Ormai presso i popoli
civili il problema supremo è di continuare a produrre indefinitamente,
e a cercare senza posa nuovi consumatori, sotto pena di soccombere
sotto la concorrenza e di piombare nella disoccupazione e nella
miseria. Se la felicità umana risiede nell'equilibrio fra i bisogni
e i mezzi di soddisfarli, è molto dubbio se l'individuo si trovi più
felice ora in mezzo a tanto progresso, che ai tempi antichi, quando
non esisteva la grande industria, e non si conoscevano nè le macchine
a vapore, nè le ferrovie.
La grande industria, come si svolse in questo secolo dopo l'invenzione
della macchina a vapore, non esisteva presso gli antichi. C'erano,
è vero, manifatture fiorenti, i cui prodotti erano conosciuti e
consumati anche a grande distanza, come le ceramiche e le gioiellerie
fenicie ed etrusche, i vasi di Egina e di Samo, i ricami frigi, le
stoffe d'Egitto; gli studi fatti sugli avanzi dell'antica Falleri,
così ben ordinati e raccolti a Roma nel Museo di Papa Giulio, mostrano
chiaramente l'esistenza di questo movimento commerciale, e l'influenza
dei prodotti importati sullo sviluppo delle industrie locali. Erano
prodotti fabbricati a mano, col sussidio di utensili la cui forma ci
è trasmessa sino ad oggi, e di quelle poche macchine che l'antichità
conosceva e la cui origine si perde nella notte dei tempi. Il trapano è
descritto nell'_Odissea_, ma rimonta certo all'epoca in cui si faceva
il fuoco col metodo ancora in uso presso le popolazioni primitive,
premendo un pezzo di legno appuntito contro un legno piano, e facendolo
girare rapidamente fra le mani come un frullino; i vasi torniti di
alabastro e di serpentino provenienti dall'Egitto, che si trovano nel
museo di Berlino, dimostrano che 2 o 3 mila anni avanti Cristo si
conosceva l'uso del tornio; come le fusarole di pietra o d'argilla
e i tessuti trovati nelle palafitte fanno testimonianza dei mezzi
meccanici, già quasi perfetti, dei quali disponeva l'industria tessile
preistorica. Ma si trattava sempre di industria domestica, press'a
poco come quella che esisteva nel Giappone prima che vi penetrasse la
civiltà europea; e siccome non vi si impiegava altra forza che quella
dell'uomo o al più degli animali, così la produzione non poteva essere
che assai limitata.
La grande industria non poteva nascere che colla possibilità di
disporre delle forze naturali, come quella delle cadute d'acqua e del
vapore. L'antichità lo intravide. Un inventore, rimasto sconosciuto,
sostituì pel primo, alcune centinaia di anni avanti l'èra volgare,
la forza dell'acqua a quella dell'uomo per la macinazione del grano,
e forse per la lavorazione del ferro e del rame; e 120 anni avanti
Cristo, un filosofo della scuola alessandrina ebbe la prima idea della
forza del vapore, quando immaginò la celebre eolipila, che ancor oggi,
a 20 secoli di distanza, si trova in tutti i gabinetti di fisica.
Ma i tempi non eran maturi. La ruota idraulica, cui il poeta greco
Antiparo inneggiava come all'invenzione che doveva risparmiare il
lavoro alle schiave, rimase fin quasi alla fine dello scorso secolo un
motore pressochè esclusivamente limitato, come nell'antichità, alle
fucine e ai molini; e l'eolipila restò quella che era ai tempi di
Erone, cioè un giocattolo scientifico.
Per spiegare questa lunga inazione, bisogna rammentare innanzi tutto
la grande catastrofe delle immigrazioni dei barbari, che travolse,
colla caduta dell'impero romano, tutto l'antico organismo sociale.
Per qualche tempo, durante il dominio arabo in Europa, l'indagine
scientifica si ravviva; ma la scuola d'Aristotile e i sofismi della
scolastica immobilizzano e sterilizzano ben presto lo spirito umano.
Finalmente, dopo lunghi secoli di oscurità, la scienza trova la sua
vera base con Galileo, e può ormai procedere senza vincoli alla
ricerca del vero. Colla scuola di Galileo, quando l'enunciazione
delle leggi della caduta dei gravi fu il raggio di luce che squarciò
le nebbie scolastiche diffuse su tutte le scienze, comincia il metodo
di osservazione; ed è appunto coi suoi primi passi che si connette
l'invenzione della macchina a vapore.
Per qualche tempo ancora, lo spirito inventivo erra nel vago e
nell'indeterminato. Non si possono dimenticare ad un tratto i vecchi
errori. La fisica si perde ancora nelle sottigliezze della scolastica;
si scrivono volumi per trovare le cause della distruzione del vitello
d'oro, o per indagare quante migliaia d'angeli potrebbero stare sulla
punta di uno spillo. Fu quella dal 1600 al 1650, l'epoca delle sterili
elucubrazioni di Branca in Italia, di De Caus in Francia, e del
marchese di Worcester in Inghilterra, tutti più o meno direttamente
ispirati dalla _Spiritalia_ di Erone, i quali a torto furono indicati
come i precursori dell'inventore della macchina a vapore.
Ma un allievo di Galileo, il Torricelli, dimostra l'esistenza della
pressione dell'atmosfera, e ne dà la misura, invano osteggiato
dalla vecchia scuola che vorrebbe salvare l'orrore del vuoto e la
scienza in parrucca, minacciata dalla fondamenta. Pascal aggiunge
altre dimostrazioni di questa pressione; Otto von Guericke inventa a
Magdeburgo la macchina pneumatica e mostra con quanta forza agisca la
pressione dell'aria sulla parete di un recipiente in cui si faccia il
vuoto; ed ecco Papin, il quale, partendo dalla conoscenza di questa
forza, si propone di utilizzarla, e usa del vapore per la prima volta
per produrre il vuoto, condensandolo con aspersioni di acqua fredda; e
poi Savery che ne usa diversamente per sollevare l'acqua dalle miniere
di carbone, facendo premere direttamente il vapore sull'acqua da
sollevare. Siamo al 1700.
Da questo momento la storia dell'invenzione della macchina a vapore
diventa interessantissima, e io vorrei raccontarvela in dettaglio, se
ne avessi il tempo. In meno di un secolo, la macchina a vapore moderna
è inventata. Dapprima Newcomen e Cowley, un fabbro e un vetraio, si
uniscono a Savery e perfezionano la macchina di Papin in guisa che
quasi tutti i proprietari di miniere di carbon fossile dell'Inghilterra
l'adottano come pompa a fuoco per prosciugare le gallerie sotterranee.
Siamo al 1750.
Il fisico Black scopre a Glasgow il calore latente del vapore. Fra i
suoi allievi c'è un giovane apprendista di genio, Giacomo Watt, che
prende in esame le macchine esistenti, le trasforma radicalmente e
ne fa uscire, verso il 1770, la macchina a vapore perfetta quale la
vediamo tuttora. Nulla di veramente essenziale vi è stato aggiunto da
quell'epoca ad oggi.
Voi sapete quali ne sieno i lineamenti caratteristici. Si mette
dell'acqua in una gran caldaia chiusa, e la si riscalda finchè l'acqua
comincia a bollire e vaporizzare. Di mano in mano che l'acqua si
converte in vapore, la pressione interna dovuta alla forza del vapore,
cresce rapidamente e potrebbe anche far scoppiare la caldaia, se questa
non fosse robusta e non avesse una valvola di sicurezza. È questa, in
sostanza, la famosa pentola di Papin. Allora si apre la comunicazione
fra la caldaia e la macchina. Il vapore, giunto nel cilindro della
macchina, spinge davanti a se una parete mobile, detta lo stantuffo, il
quale è veramente l'organo motore e trasmette poi il movimento a tutte
le macchine che si tratta di fare agire.
È così che lo descrive il poeta Zanella nel suo carme sull'industria:
. . . . . . somigliante a domo
Chiuso Titano, cento rote e cento
Volve il vapor, che dall'assiduo stento
Francheggia l'uomo.
Esercitata così la sua azione, il vapore viene condensato con
dell'acqua fredda, si riduce così ancora in acqua, lasciando il vuoto
dietro di sè; e in questo stato d'acqua è ricondotto in caldaia. E
adunque un ciclo, come si dice, quello che si compie: cioè è la stessa
quantità d'acqua che alternativamente vaporizzata e poi condensata
fornisce la forza alla macchina.
Questo risultato finale, cioè la forza della macchina, o, per
dir meglio, il lavoro che compie, sia sollevando dei carichi o
macinando del grano o lavorando il ferro o movendo un bastimento o un
convoglio, ossia facendo un trasporto o una trasformazione qualsiasi
della materia, si ottiene bruciando del carbon fossile o un altro
combustibile qualunque: si ottiene, cioè, consumando calore. Quindi la
macchina a vapore è un mezzo per trasformare calore in lavoro.
Vedremo più avanti di farci un'idea più chiara e più completa dì questa
trasformazione. Ma per ora soffermiamoci alcuni istanti a esaminare le
prove e le più importanti applicazioni della macchina a vapore, che si
sieno fatte in Italia nel periodo storico cui si riferisce questa serie
di conferenze.
In Inghilterra, lo abbiamo visto, la macchina a vapore non era ancora
perfetta, che già trovavasi impiegata per il prosciugamento delle
miniere di carbone. Poi il suo uso si estese all'elevazione dell'acqua
per diversi altri scopi; ed è anzi da un'applicazione di questo
genere alla birreria Whitebread di Londra che nacque la denominazione,
diventata poi così comune, di cavallo-vapore per designare la forza
delle macchine; poichè la macchina a vapore doveva ivi, come altrove,
surrogare il lavoro di un certo numero di quei poderosi cavalli da
birrai, così celebri per la loro forza, pressochè doppia di quella dei
cavalli comuni. Ma in breve tempo se ne impadronivano pure l'industria
tessile, e poi le altre industrie; e così, potendosi disporre, colla
macchina a vapore, di forze enormi e quasi illimitate, l'industria
casalinga cominciò a cedere il posto alla grande industria esercitata
negli opifici.
È difficile di accertare con precisione l'epoca nella quale la macchina
a vapore cominciò a penetrare in Italia a servizio dell'industria.
Prima del 1830 esistevano certo degli stabilimenti industriali in
Italia, ma erano scarsi e mossi tutti dall'acqua. Probabilmente uno dei
primi motori a vapore, se non il primo, fu quello applicato nel 1832
alla raffineria di zuccheri Azimonti e Conti di Milano. Certo, ancora
nel 1839, secondo ne scrisse Carlo Cattaneo, le macchine a vapore in
Lombardia si contavano sulle dita. Nel 1838 il barone Testa fece il
primo impianto a vapore per la bonifica di Brondolo su quel di Chioggia
con macchine che erano destinate al lago di Garda, e nel 1840 fu fatto
funzionare il primo molino a vapore di Bougleux a Livorno, con carbone
di Montebamboli. Da allora in poi anche da noi l'industria si svolse
sempre più largamente col sussidio di macchine a vapore, per lo più
importate dall'estero, finchè per l'opera d'un grande industriale,
l'ingegner Tosi, che una mano scellerata sospinse innanzi tempo alla
tomba, l'Italia potè per la prima volta non soltanto fornire a sè
stessa i motori a vapore, ma farsene esportatrice.
Più che nel campo industriale è facile accertare le date delle prime
applicazioni del vapore fatte in Italia per la navigazione e le
ferrovie.
La storia della navigazione a vapore è ricca di incidenti. L'americano
Fulton lancia nel 1803 un battello a ruote sulla Senna, ma non trovando
appoggio in Napoleone, che lo crede un avventuriero, torna in America
e inaugura il 10 agosto 1807 un servizio regolare a vapore sulla
East River fra New York e Albany. Nel 1816 l'_Elise_, un battellino
a vapore di soli 16 metri di lunghezza, traversa pel primo la Manica,
malgrado una tempesta furiosa, in 17 ore; nel 1819 il _Savannah_ di 380
tonnellate traversa l'Atlantico da New York a Liverpool, parte a vela
e parte a vapore, in 25 giorni; nel 1825 l'_Enterprise_ fa il primo
viaggio alle Indie. Ma la vera navigazione transatlantica non comincia
che colla famosa gara del _Sirius_ e del _Great Western_. Il 5 aprile
1838 il _Sirius_ di 700 tonnellate e 320 cavalli salpa da Cork; tre
giorni dopo salpa da Bristol il _Great Western_ di 1340 tonnellate
e 450 cavalli, e ambedue arrivano a New York il '23, salutati dai
cannoni e dalle campane e da migliaia di imbarcazioni festanti. Le
stesse gare si fanno ancora oggi fra i vapori delle grandi Compagnie
transatlantiche; ma ora si tratta di vapori di 20 a 30 mila cavalli,
capaci di 3 a 4 mila passeggeri, e la traversata di 3000 miglia si
compie ormai dai vapori più veloci in meno di sei giorni, cioè colla
velocità di 20 miglia all'ora. E le navi moderne da guerra hanno
velocità ancora maggiori, sino a 30 e 35 miglia all'ora.
Le ruotaie esistevano già in Inghilterra alla fine del XVII secolo,
prima di legno, poi di ferro, pel trasporto dei carboni fossili; ma
le prime macchine datano soltanto dal 1804, e non rappresentano che
tentativi mal riusciti. Nel 1815 Giorgio Stephenson, il cui nome
rimarrà congiunto alla storia delle ferrovie come quello di Watt
a quella delle macchine a vapore, costruisce una prima locomotiva
soddisfacente pel servizio merci sul tronco fra Darlington e Stockton;
ma la vera locomotiva moderna non nasce che col celebre concorso del
1829 per la linea Manchester-Liverpool, vinto da Giorgio e Roberto
Stephenson colla macchina _Rocket_, che ancora si conserva come ricordo
del grande avvenimento. Su quella linea si inaugurò per la prima volta
il servizio dei passeggeri. In due anni il dividendo dell'intrapresa
sale al 10%, e comincia una sfrenata speculazione ferroviaria, che fu
causa in quel tempo di grandi fortune e anche di grandi disastri.
A quell'epoca le locomotive pesavano poche tonnellate, e rimorchiavano
sei od otto carrozze con velocità appena maggiore di quella di un buon
cavallo, da 20 a 25 chilometri all'ora; ora si fanno locomotive perfino
di 100 tonnellate, rimorchianti convogli di migliaia di tonnellate; e
i treni diretti vanno a 90 e 100 e perfino 125 chilometri all'ora.
In Italia le grandi intraprese navali cominciarono tardi; ma la
navigazione a vapore fluviale e lacuale si svolse poco più tardi che
in Inghilterra. Infatti nel 1819 si varò a Genova il primo battello
a vapore l'_Eridano_, costrutto nelle officine di Watt e destinato
a navigare sul Po. Ma l'impresa ben presto fallì, e la macchina
dell'_Eridano_ fu messa a bordo di un battello varato a Locarno sul
Lago Maggiore nel 1826 col nome di _Verbano_: e nello stesso anno fu
varato il _Lario_ destinato al Lago di Como, cui tennero dietro il
_Plinio_ e il _Falco_, e più tardi il _Veloce_ e il _Lariano_, per la
inaugurazione del quale il nobile Lambertenghi scrisse questi versi,
per vero dire poco peregrini:
Ve' sublime fra tanto navile
Vasto un legno torreggia signor:
Mai quest'onde solcava un simile
In audacia, vaghezza e lavor.
A Napoli toccò il vanto di avere la prima ferrovia costrutta in Italia:
quella fra Napoli e Portici, inaugurata solennemente da Ferdinando II
il 26 settembre 1839, e aperta all'esercizio il 4 ottobre successivo.
La cerimonia d'inaugurazione fu un avvenimento; e come particolare
curioso riferisce il De Cesare che la signora Cottrau, la quale aveva
preso parte alla corsa inaugurale, si sgravò sul treno, durante il
ritorno, d'un bambino, che fu quell'Alfredo Cottrau, il quale doveva
tanto illustrarsi in materia di ferrovie.
Fu il Genio militare che costrusse quella linea e poi l'altra fra
Napoli, Caserta e Capua, e ne diresse l'esercizio. Il Re stesso ne
aveva determinato il tracciamento e fissate le stazioni; di gallerie
non ce n'erano perchè ritenute pericolose alla morale pubblica e perchè
il Re non voleva _pertusi_. Quando viaggiava il Re, era lui che dava
gli ordini, e il capotreno, stando sul predellino della carrozza reale,
li trasmetteva al macchinista. Egli amava la gran velocità e faceva
fare in mezz'ora i 32 chilometri fra Napoli e Caserta: ma alla Regina
Maria Teresa non garbava correre a rompicollo, e perciò raccomandava al
macchinista di andar piano come un somarello.
Benchè si trattasse di linee del governo, e il Re stesso si
interessasse dall'esercizio, pure venuto l'uragano del 1848,
diventarono anch'esse uno strumento di rivoluzione. Così il De Cesare
racconta che il 15 maggio di quell'anno, essendosi dato ordine a
due reggimenti di portarsi immediatamente da Capua a Napoli, il capo
stazione di Capua, affigliato ai Comitati insurrezionali, mentre si
preparavano i treni, fece smontare da un uomo di fiducia un tratto
di binario, e partì poi egli stesso col primo treno per evitare un
disastro; ma intanto riuscì con questo mezzo a trattenere le truppe per
un giorno intero.
Alla linea Napoli-Portici succedette immediatamente quella fra Milano
e Monza inaugurata il 13 agosto 1840. Nel 1841 cominciò la costruzione
della linea Milano-Venezia, compiuta solo nel 1846. Intanto si apriva
in Toscana la linea Livorno-Pisa il 14 marzo 1844 sotto la direzione
di Roberto Stephenson; il Piemonte non arrivò che più tardi. nel 1848,
col tronco Torino-Moncalieri. Dal 1839 al 1850 in tutta Italia si
costrussero circa 600 chilometri di ferrovie; ora ne abbiamo 15,500.
Sono ormai più di cent'anni che la macchina a vapore esiste; ed essa,
perfezionandosi sempre più, continua a lottare vigorosamente contro
tutti i suoi avversari, macchine ad aria calda, a gas, a petrolio, che
tentano, ancora invano, di contenderle il primato, cioè di fornire la
forza a un prezzo minore. Ma come si è perfezionata? E come potrebbe
perfezionarsi ancora?
Qui entriamo nel cuore della questione della trasformazione di calore
in lavoro. E una materia astrusa, forse poco adatta alla parte più
gentile del pubblico che mi sta ascoltando; ma ormai al giorno d'oggi
si può dire che nessuna questione, anche tecnica, non può nè deve esser
straniera alle intelligenze educate.
Come si fa a convertire calore in lavoro nella macchina a vapore? Si
prende dell'acqua: le si adduce del calore da una sorgente di calore
qual è il combustibile ardente; la si converte così in vapore che
compie il lavoro colla grande forza che possiede; poi questo vapore
viene ridotto di nuovo in acqua raffreddandolo, cioè sottraendogli
calore con un refrigerante, che non è altro che dell'acqua fredda.
E questo vapore così ridotto in acqua è pronto a compiere un secondo
ciclo, anzi una serie indefinita di cicli simili al primo. In sostanza,
si attinge vapore da un corpo caldo, che è il combustibile ardente, e
si cede calore a un corpo freddo, che è l'acqua refrigerante. Una parte
del calore è così semplicemente trasformata dal corpo caldo al corpo
freddo, ma un'altra parte è scomparsa, cioè si è convertita nel lavoro
fatto dalla macchina.
Ora, come mai il calore si può convertire in forza e lavoro?
Considerate un corpo caldo; orbene: secondo l'ipotesi più probabile,
l'impressione di calore che esso produce sul nostro senso del tatto
non sarebbe che la comunicazione ai nervi di un movimento rapidissimo
di vibrazione delle molecole del corpo caldo. Ciò posto, scaldare
dell'acqua ossia comunicarle calore, vuol dire impartire alle sue
molecole una rapidissima vibrazione. Quando il calore trasmesso è
abbastanza forte, la vibrazione diventa tanto intensa, che le molecole
dell'acqua non possono più stare insieme e si slanciano libere da
tutte le parti; ed ecco che così l'acqua si converte in vapore. Queste
molecole, diventate libere, sono come altrettanti proiettili che
vanno a colpire le pareti del cilindro in cui il vapore è rinchiuso;
se una di queste pareti è mobile, come è appunto lo stantuffo della
macchina, questa scarica di proiettili gassosi che vanno ad urtarlo, lo
spingeranno avanti, vincendo le resistenze che gli si appongono. Ecco
come il calore si converte in forza e lavoro: ciò che costituisce il
principio fondamentale della teoria moderna del calore, il così detto
primo principio, o principio dell'equivalenza.
Si fa dunque compiere al calore un salto da una temperatura alta a
una temperatura bassa, mentre nel compiere questo salto una parte del
calore si converte, nel modo che ho detto, in lavoro.
Ora non facciamo noi una cosa analoga quando adoperiamo la forza
dell'acqua? Voi avrete visto un molino in montagna, per esempio: arriva
l'acqua dal monte a un certo livello, e la si manda sulla ruota del
molino; poi quest'acqua lascia la ruota a un livello più basso e va
pel suo cammino. L'acqua ha qui compiuto un salto da un livello alto
a un livello basso, e ha con ciò fornito del lavoro; ed è chiaro che
quanto più grande sarà il salto, tanto maggiore sarà il lavoro ottenuto
colla medesima acqua. Orbene: affatto analogamente, quanto più grande
sarà il salto di temperatura in una macchina a vapore, più grande sarà
l'effetto utile, ossia il lavoro fornito da una medesima quantità di
calore. È questo il secondo principio della termodinamica, il famoso
principio di Carnot, l'avo dello sventurato presidente della Repubblica
francese.
Se si potesse godere di tutto il salto di un corso d'acqua della
sorgente fino al mare si caverebbe da quell'acqua tutto l'utile che
essa può dare. Egualmente, se noi potessimo godere tutto il salto dalla
temperatura del combustibile incandescente, che è la sorgente, sino
al freddo assoluto, che i fisici pongono a 273 gradi sotto lo zero,
e che è pel calore ciò che il mare è per l'acqua, caveremmo il più
gran partito possibile dal calore, ossia dal combustibile consumato. E
questo possibile? O entro quali limiti sarebbe possibile?
La pressione del vapore cresce assai più rapidamente della sua
temperatura; e voi sapete, per le notizie che sentite di tanto in tanto
di terribili scoppi di caldaie a vapore, quanto sieno pericolose le
alte pressioni. Ma ci si va abituando, e d'altra parte si riesce ora a
garantirsi sempre più contro simili eventualità con scelti materiali e
una accurata costruzione e sorveglianza. Ai tempi di Watt una pressione
di 2 o 3 atmosfere faceva spavento; ora si va a 10, 12, 15 atmosfere,
e già si fanno esperimenti a 30 e sino a 35 atmosfere. Ma anche se si
adottassero queste enormi pressioni, la temperatura non si eleverebbe
a più di 250° circa. È come dire che da questa parte il salto è stato
aumentato per quanto era possibile, ma non potrebbe essere elevato
molto di più.
D'altra parte, è egli possibile di scendere a temperature più basse di
quelle dell'acqua fredda che serve d'ordinario come mezzo refrigerante?
È possibile di avvicinarsi di più a quel limite dello zero assoluto,
cioè a 273° sotto la temperatura del ghiaccio fondente?
Certo che sarebbe possibile, se adoperassimo vapori diversi da quello
dell'acqua. Voi sapete che ormai la fisica è riuscita a liquefare tutti
i gas colla pressione e col freddo. Questi gas, in sostanza, non sono
che vapori di liquidi sconosciuti nelle condizioni di temperatura e di
pressione nelle quali viviamo. Si è liquefatta l'aria, si è liquefatto
l'idrogeno; ed ora si tratta l'aria liquida come se fosse dell'acqua
comune. Orbene: l'aria liquida ha nientemeno che una temperatura di
190° sotto lo zero; e l'idrogeno liquido ha una temperatura ancora più
bassa. E l'aria liquida non è materia nè pericolosa, nè instabile;
con certe precauzioni la si può conservare sicuramente per parecchi
giorni; essa è tanto fredda che un carbone acceso, immerso in essa
brucia con gran violenza, ma, mentre brucia, si copre di brina, poichè
l'acido carbonico prodotto dalla combustione gela a temperatura assai
più alta di quella dell'acqua liquida; e se voi esponete al fuoco
un vaso pieno d'aria liquida, le pareti esterne del vaso si copron
di brina, e le stesse fiamme che la lambono diventan neve: neve di
acido carbonico, s'intende. E non è neppur difficile di maneggiarla,
tanto che si può evaporarla lentamente e così spogliarla dell'azoto
che è più vaporizzabile, oppure si può filtrarla come un liquido
qualunque e spogliarla dell'acido carbonico che rimane sul filtro come
residuo solido. Ecco dunque un refrigerante che si avvicina molto
alla temperatura del freddo assoluto; ma non gioverebbe a nulla per
una macchina a vapor d'acqua, il cui liquido gela a una temperatura
assai più alta; quindi bisogna, per essa, accontentarsi di adoperare
dell'acqua fresca alle temperature ordinarie, cioè a 10°, o a 15°.
Dunque anche da questa parte il salto di temperatura disponibile per la
macchina a vapore è assai limitato.
Son molto migliori, da questo punto di vista del salto di temperatura,
le macchine a petrolio e a gas, colle quali si utilizza la forza
d'esplosione di una miscela di petrolio o gas e d'aria, che si accende
entro la macchina stessa, servendo al tempo stesso da combustibile e da
sostanza motrice, cosicchè la temperatura superiore oltrepassa anche i
1000 gradi. Nondimeno la macchina a vapore si è perfezionata tanto, che
batte tutte queste sue concorrenti. Mentre una volta doveva consumare
3 o 4 chilogrammi di carbon fossile all'ora per ogni cavallo di forza,
essa arriva ora a consumarne anche solo 600 o 700 grammi, che costano
2 centesimi, se si tratta di grandi forze; e così le macchine a gas
non possono competere con essa per la spesa, e nemmeno le macchine a
petrolio: le quali, se son preferite per le automobili, gli è soltanto
in causa dell'assenza della caldaia che difficilmente si potrebbe
mettere sopra una carrozza e meno ancora su un triciclo.
Ma appunto nel momento dei suoi più grandi trionfi, la macchina a
vapore è, per due cause diverse, minacciata di morte, certo non
ingloriosa e nemmeno immediata, ma sicura, e forse più prossima
che non si creda. Da una parte si è constatata in modo sempre più
preciso l'esauribilità delle riserve sotterranee di carbon fossile e
di petrolio; dall'altra si ha la certezza di poter surrogare, quasi
dovunque, la forza dell'acqua a quella del carbone.
Una ventina d'anni fa si credette in Inghilterra che le riserve di
carbone accumulate sotto terra dai cataclismi cui fu soggetto il nostro
globo non potessero durare più di 2 o 3 secoli, tenuto conto della
progressione crescente che si verifica nel consumo di carbone in tutto
il mondo. Ma quei calcoli non erano attendibili. Prima di tutto non
si può ammettere che il consumo di carbone aumenti sempre nella stessa
misura, poichè la scarsezza del carbone diventerebbe presto un freno a
consumarne di più; questi calcoli, al pari di molti calcoli statistici,
sarebbero, come argutamente osservò il celebre socialista George, tanto
esatti quanto, il calcolo di colui che dicesse: il mio cane ha un mese
di età e una coda lunga 5 centimetri; dunque a 5 anni avrà una coda
di 3 metri. Poi bisogna tener conto delle riserve di carbone ancor
conosciute. Già negli Stati Uniti si sono verificati dei giacimenti di
carbone valutati (s'intende per la parte scavabile, cioè quella che
si trova a meno di 1200 metri di profondità) più di 650 mila milioni
di tonnellate, contro i 300 mila milioni dei giacimenti europei.
Le riserve della China, ormai considerato come il paese delle più
straordinarie e misteriose risorse, son stimate più di 600 mila milioni
di tonnellate, poste quasi a fior di terra. Queste, intanto, non sono
ancora sfruttate, e se lo fossero, potrebbero al più spostare l'asse
del mondo industriale, ma poco gioverebbero all'industria europea.
Ma il calcolo più concludente è forse quello fatto recentemente dal
celebre Lord Kelvin. Quando la terra era appena uscita dal periodo di
incandescenza, ed avviandosi a raffreddarsi, cominciò a coprirsi di
vegetazione, l'atmosfera non era composta che di gas inerti, prodotti
dalla precedente conflagrazione, cioè di acido carbonico, d'azoto e di
vapore d'acqua.... Era quell'epoca geologica, quando ancora, come poetò
lo Zanella nella «Conchiglia fossile»:
Riflesso nel seno
Di ceruli piani
Ardeva il baleno
Di cento vulcani;
e l'atmosfera involgeva la terra di quell'umido manto cantato
dall'Aleardi:
L'aura, bagnata di mortal rugiada
Colle tepide nubi invidiava
Alla giovine terra il blando riso
Delle giovani stelle.
La vegetazione cominciò a separarne i componenti, appropriandosi
il carbonio e l'idrogeno dell'acido carbonico e del vapor d'acqua e
mettendone in libertà l'ossigeno. Così si venne a formare l'ossigeno,
che ora costituisce ⅕ dell'atmosfera. I combustibili bruciati da
allora in poi e la respirazione degli animali assorbirono una parte
di quest'ossigeno, ma la nuova vegetazione ne produsse dell'altro;
cosicchè ora l'ossigeno dell'atmosfera è esattamente in proporzione con
tutta la materia combustibile che contiene la terra, sia alla superfice
sotto forma di vegetazione, sia sotto terra in forma di lignite, di
carbon fossile e di petrolio. Calcolandone la quantità in proporzione
a quella dell'ossigeno esistente nell'atmosfera, che si conosce (1000
milioni di milioni di tonnellate circa) Lord Kelvin, tenuto conto
dell'aumento della popolazione e del consumo e di altre circostanze,
ritiene che ce ne sarebbe per non più di 5 secoli, ammesso pure che gli
uomini pensino, estendendo a tempo le foreste, a prepararsi l'ossigeno
per la respirazione, perchè altrimenti l'umanità, prima di perire
di freddo, perirebbe di asfissia. E certo molto prima di mancare del
tutto, il carbone costerebbe così caro, che il calore e la forza, che
esso può dare, diventerebbero consumi di lusso.
Ma calore e forza si avranno altrimenti, cioè coll'utilizzazione delle
cadute d'acqua, ed è questo, in fatto, il solo e vero formidabile
nemico della macchina a vapore. Sarà l'acqua che ucciderà il vapore.
Quale sia l'uso dell'acqua per fornire forza motrice lo sapete tutti.
E non è soltanto l'acqua delle cascate, che agendo con tutta la sua
pressione sulle pale di una ruota, dia una forza tanto più grande,
quanto più grande è la massa dell'acqua cadente e l'altezza della
caduta; perchè un'enorme riserva di forza l'abbiamo anche nelle
maree e nelle onde del mare. Mentre l'attrazione della luna solleva
la marea, voi potete introdurre l'acqua sollevata in serbatoi dentro
terra; e allora se nel periodo della bassa marea aprite le chiuse dei
serbatoi e ne rimandate l'acqua in mare, quest'acqua farà una cascata
che potete utilizzare come quella di un fiume o di un torrente. E
lo stesso potreste fare colle onde, quando si precipitano alte e
minacciose contro una ripida costa. Questi ed altri sistemi analoghi
per utilizzare le onde e le maree sono state proposte più volte ed
anche provate con perfetto successo: e state certi che si attueranno
definitivamente in avvenire, sopratutto nei luoghi dove le onde e
le maree si elevano a parecchi metri di altezza, come avviene, per
esempio, nella Manica, nel Baltico e nel Mare del Nord. Se non che
queste incalcolabili forze naturali che l'uomo ha a sua disposizione
nei monti e sulle rive del mare non avrebbero che uno scarso valore
rispetto alla macchina a vapore, se non si potessero trasmettere
economicamente a grandi distanze, dovunque si abbia bisogno di forza.
Ora, la trasmissione delle forze si può fare, voi lo sapete, per mezzo
dell'elettricità; ed è anzi questa l'invenzione forse più grande del
nostro secolo, pur tanto fecondo di invenzioni di ogni natura.
Supponete di avere una forza disponibile in qualche luogo: per esempio,
la forza d'una caduta d'acqua. Fate agire quest'acqua sulle pale di
una motrice idraulica e servitevene per far girare un gomitolo di
fili di rame fra le branche di una calamita. Ad ogni giro di questo
gomitolo, il flusso magnetico che emana dalla calamita e che è tanto
potente da attrarre il ferro, ha anche la potenza di produrre nel
gomitolo una corrente elettrica. È questa la macchina che comunemente
si chiama una dinamo. Orbene: prendete i capi del filo del gomitolo
e tirateli lontano fin che volete: centinaia di chilometri, se è
necessario. La corrente circolerà nel filo sin dove questo arriva. Ivi
attaccate questi capi a una dinamo identica alla prima; e voi vedrete
che il gomitolo di questa seconda dinamo si metterà spontaneamente a
girare, riproducendo la forza della lontana caduta. Senza dubbio ci
sarà qualche perdita; ma si può diminuirla sin che si vuole secondo
la grossezza del filo impiegato. Ecco in che consiste la trasmissione
elettrica della forza; e vedete che non è una cosa molto complicata, ne
difficile da capire.
Vi è noto con quanto entusiasmo è stata accolta questa invenzione, che
data da dieci anni, e con quanta rapidità se ne è fatta l'applicazione.
In America si è pensato subito al Niagara, dove è già in funzione
un impianto di 150 mila cavalli, la cui forza in parte è impiegata
sul posto e in parte si trasmette fino a Buffalo, a 45 chilometri di
distanza. Altri 150 mila cavalli si stanno utilizzando all'uscita del
fiume San Lorenzo dal lago Ontario. In Europa abbiamo gli impianti di
Rheinfelden sul Reno e di Chèvres sul Rodano di 14000 cavalli ciascuno,
di Cusset-Jonage e di Bellegarde sul Rodano di 18000 e di 10000 cavalli
e altri numerosi di minore importanza; ma noi li abbiamo preceduti
in Italia colla trasmissione di 2000 cavalli da Tivoli a Roma, e li
emuliamo già con quella di Paderno, che porta a Milano a 31 chilometri
di distanza, la forza delle rapide dell'Adda di 13000 cavalli, e li
sorpasseremo fra breve con quella di Vizzola, che distribuirà 20000
cavalli di forza attinta dal Ticino.
Ma tutte queste trasmissioni di forza a 30, 40 50 chilometri di
distanza sono nulla a paragone di quelli che già si annunciano come
sicuri. Il progresso dell'elettricità è così vertiginosamente rapido
in questi anni, che niente più ci può sorprendere. Già gli inglesi si
preparano a portare al Cairo la forza delle cateratte del Nilo, a 650
chilometri di distanza, per l'irrigazione del Delta: e calcolano che
la forza utilizzata costerà meno di quella che si potrebbe ottenere sul
posto con macchine a vapore. Tutta la valle del Nilo diventerebbe così
una delle più feconde regioni della terra. Fu anche proposto di trarre
partito dalla famosa cascata Vittoria scoperta da Livingstone sul fiume
Zambesi per servire alle macchine lavoratrici del minerale d'oro della
Rhodesia e del Transvaal. Grazie all'impiego di altissime tensioni
si può esser sicuri oggi di portare la forza dell'acqua, quando sia
gratuita, a centinaia di chilometri di distanza ancora con economia in
confronto all'uso del vapore; cosicchè non sarebbe più da considerarsi
come un'utopia l'idea di portare economicamente a Parigi la forza
delle cascate dei Vosgi, o la forza delle cascate delle Alpi in tutta
la valle del Po. E così lo stesso problema, che pochi mesi fa pareva
ancora assai difficile, di usare la forza dell'acqua per la trazione
sulle grandi linee ferroviarie in luogo di quella delle locomotive, si
presenta oggi di più facile e più probabile soluzione.
Voi vedete dunque che l'impero della macchina a vapore è già molto
scosso, e che la futura scarsezza del carbone non può più ispirare
paura; poichè colla trasmissione elettrica della forza non solamente
surroghiamo la forza del vapore, ma possiamo surrogare lo stesso
carbone. Infatti colla corrente elettrica possiamo produrre calore,
sia per grandi operazioni industriali, quanto per la stessa economia
domestica. Già si fondono i metalli coll'elettricità; già si può
produrre la fiamma, servendosi della corrente elettrica per decomporre
l'acqua, e così mettendo in libertà l'idrogeno, che poi si può bruciare
come il gas; e infine voi avete già le stufe e le cucine elettriche,
dove il calore è fornito da un filo metallico arroventato dalla
corrente.
Gli uomini hanno un giorno o l'altro il loro momento di fortuna, e così
l'hanno anche le nazioni; non si tratta che di saperne approfittare.
Noi siamo sempre stati tributari dell'estero per ciò che è l'anima di
tutte le industrie, il carbone. Sono 100 a 120 milioni che mandiamo
ogni anno in Inghilterra per acquistarlo, e il mancarne affatto
in paese è stata ed è una delle cause della nostra inferiorità
industriale. Ma poichè siamo ricchissimi di acque perenni, non
avremo più da subire le conseguenze della mancanza di combustibili
fossili. Anzi, se sapremo utilizzar bene le nostre forze idrauliche,
che ammontano a decine di milioni di cavalli, noi potremo facilmente
duplicare e triplicare le nostre industrie, risparmiando 200 o 300
milioni di carbone e trovandoci in misura di far concorrenza a questi
paesi che ora la fanno a noi.
Una sola concorrenza potremmo ottenere; ma è assai improbabile. Si
potrebbe trovare un mezzo economico di immagazzinare la forza, di
imballarla come una merce qualunque e di trasportarla lontano per
terra e per mare. Gli Americani potrebbero allora utilizzare tutti i
sei milioni di cavalli del Niagara, riservando ai forestieri soltanto
alla domenica lo spettacolo della celebre cascata; e avrebbero tanta
forza, insieme a quella degli altri loro grandi fiumi, da poterne
fare una larga esportazione. Non è un'idea affatto impossibile,
poichè ci sono già gli accumulatori elettrici, che permettono
d'immagazzinare la forza, e anche di portarla attorno, come avviene
sui carrozzoni delle tramvie, sulle vetture automobili, e ora anche
sulla ferrovia Milano-Monza. Ma, innanzi tutto, non si è trovato
ancora l'accumulatore di forza poco costoso e leggero, che ci vorrebbe
per poterla trasportare economicamente a grandi distanze e non par
facile che si abbia a trovarlo così presto. E del resto, anche se si
trovasse, ebbene, metteremo un dazio protettivo sulla forza importata
dall'estero.
Per le nostre industrie, adunque, e per la prosperità dell'economia
nazionale, l'avvenire ci sorride. A noi poco importa cosa diverrà
la macchina a vapore, poichè siamo sicuri di poterne far senza. È
venuto il momento di sfruttare le nostre risorse, e giova sperare che
sapremo valercene con prudenza e con sagacia, senza sperperarle, e
senza comprometterne l'avvenire per l'eccessiva fretta di goderne nel
presente.
Allora potrà diventare un fatto compiuto ciò che il Sommeiller
presagiva in seno alla Camera subalpina all'epoca del traforo del
Moncenisio: «Signori, i torrenti delle Alpi son diventati nostri
schiavi: essi lavoreranno per noi.» E io non saprei chiudere meglio
questa conferenza che augurando al nostro paese il compimento della
profezia, ringraziandovi di cuore della grande pazienza colla quale
avete voluto ascoltarmi.