SUBIECT ȘI METODE DE FIZICĂ A EXPLOZIEI ȘI A KILL
Explozia, în sensul cel mai larg al cuvântului, este un proces de transformare fizică sau chimică foarte rapidă a sistemului, însoțit de trecerea energiei sale potențiale la munca mecanică. Lucrările efectuate în timpul exploziei se datorează expansiunii rapide a gazelor sau a vaporilor, indiferent dacă au existat înainte sau au fost formate în timpul exploziei.
Cel mai semnificativ semn al exploziei este o săritură bruscă de presiune în mediul înconjurător al exploziei. Aceasta este cauza directă a efectului distructiv al exploziei.
Exploziile pot fi cauzate de diferite fenomene fizice sau chimice. Următoarele exemple de explozii cauzate de cauze fizice pot fi citate.
Explozia unui cazan cu abur sau a unei bombe cu gaz comprimat. În primul caz, fenomenul este cauzat de o trecere rapidă a apei supraîncălzite la o stare de vapori, în al doilea caz - creșterea presiunii gazului în bomba. În ambele cazuri, explozia provine din depășirea rezistenței pereților rezervorului, iar efectul său distructiv depinde de presiunea la care vaporii sau gazele au fost în rezervor.
Exploziile care apar în timpul descărcărilor scânteie de mare putere, cum ar fi piercinguri sau când curenții electrici de înaltă tensiune sunt transmiși prin fire subțiri de metal.
În cazul descărcărilor de mare putere, diferența de potențial este egalizată de un interval de timp de ordinul a 10
7 sec, prin care în zona de descărcare Dost Gaeta densitate enormă de energie și temperaturi extrem de ridicate (de ordinul sutelor de mii de grade), care, la rândul său, duce la puternic pe termen creșterea presiunii aerului la punctul de evacuare și se aplică int - perturbațiile intensitate în mediul înconjurător.
Exploziile firelor sub influența energiei electrice sunt cauzate de o trecere bruscă a metalului într-o stare de vapori; temperatura atinge astfel o valoare de ordinul de 20 000 °.
Exploziile bazate pe astfel de fenomene fizice se regăsesc în aplicații foarte limitate și sunt în principal subiectul cercetării științifice speciale.
Vom lua în considerare doar explozii cauzate de transformarea chimică a explozivilor (explozivilor).
Substanțele explozive sunt un sens termodinamic relativ instabil al sistemului, capabil sub influența influențelor externe asupra transformărilor exotermice foarte rapide, însoțite de formarea de gaze sau vapori foarte încălzite. Produsele gazoase de explozie din cauza extrem de mare viteza de reacție chimică substanțial de a ocupa un prim punct și volumul explozivilor, de regulă, se află într-o stare puternic comprimată, în care în locul presiunea crește dramatic explozie.
Din cele expuse mai rezultă că capacitatea unui sistem chimic a blastică transformări chatym definite de următorii trei factori: exotermicitatea procesului, o viteză mare de proliferare și prezența gazoasă (vapori) a produșilor de reacție. Aceste proprietăți pot fi exprimate în diferite explozivi în grade diferite, dar numai agregatul lor dă fenomenului natura exploziei.
Reacție exotermă. Eliberarea căldurii este prima condiție necesară, fără de care apariția unui proces exploziv este imposibilă. Dacă reacția nu a fost însoțită de eliberarea căldurii, atunci ar fi exclusă dezvoltarea spontană a acesteia și, în consecință, auto-propagarea exploziei. Este evident că substanțele care necesită pentru dezintegrarea lor un aflux constant de energie din exterior nu pot avea proprietăți explozive. Datorită energiei termice a reacției, produsele în formă de gaz sunt încălzite până la o temperatură de câteva mii de grade și expansiunea lor ulterioară. Cu cât este mai mare căldura de reacție și viteza de propagare a acesteia, cu atât este mai mare efectul distructiv al exploziei.
Căldura de reacție este un criteriu pentru performanța explozivilor și cea mai importantă caracteristică a acestora. Pentru explozivii moderni, care au găsit cea mai largă aplicație în inginerie, căldura de transformare explozivă variază în intervalul de la 900 până la 1800 kcal / kg.
Viteza mare a procesului. Cel mai caracteristic semn al exploziei, care îl diferențiază brusc de reacțiile chimice obișnuite, este rata ridicată a procesului. Trecerea la produsele finale ale exploziei are loc peste o sută de mii sau chiar o milionime de secundă. Rata ridicată de eliberare a energiei determină avantajele explozivilor în comparație cu combustibilii convenționali. În același timp, rezervele de energie totală, se face referire la o greutate egală de chiar și energia explozivă mai bogat nu depășește sistemul obișnuit de combustibil, dar de explozie atinge Xia concentrație mai mare sau cea mai mare parte incomparabil densitatea energiei.
Arderea substanțelor combustibile obișnuite se realizează relativ încet, ceea ce va duce la o expansiune considerabilă a produselor de reacție în timpul procesului și la o disipare substanțială a energiei eliberate prin conductivitate termică și radiație. Din aceste motive, în acest caz se obține numai o densitate relativ scăzută a volumului de energie în produsele de ardere.
Procesele explozive, dimpotrivă, sunt așa. repede, putem presupune că toată energia este practic capabilă să se evidențieze în volumul ocupat de explozivul însuși, ceea ce conduce la concentrații atât de mari ale energiei care nu sunt realizabile în condițiile obișnuite ale reacțiilor chimice.
În special densitățile energetice mari sunt obținute prin explozia explozivilor condensați (solizi sau lichizi), care, de fapt, sunt folosiți pe scară largă în inginerie. Acest lucru se explică prin faptul că aceste explozivi au un volum specific mult mai mic în comparație cu amestecurile gazoase combustibile (Tabelul 1.1).
Tabelul 1.1. Încălzirea exploziei și densitatea în vrac a energiei unor explozivi și a amestecurilor combustibile.
Denumirea amestecului exploziv sau combustibil
Căldura de explozie sau valoarea calorică care poate fi atribuită unui kg de amestec exploziv sau combustibil, kcal
Densitatea în vrac a energiei, raportată la 1 litru de amestec explozibil sau combustibil, kcal / l
Formarea gazelor. Presiunile mari care rezultă din explozie și efectul distructiv cauzat de acestea nu au putut fi atinse dacă reacția chimică nu a fost însoțită de formarea unei cantități suficient de mari de gaze. Aceste produse, care sunt extrem de comprimate la momentul exploziei, sunt acei agenți fizici, în procesul de extindere a căruia trecerea energiei potențiale a explozivilor la munca mecanică sau energia cinetică a gazelor în mișcare este foarte rapidă.
Aproximativ 1 kg de exploziv convențional se formează în jur de 1000 de litri de gaze, care se află la momentul exploziei sub presiune foarte înaltă. Presiunea maximă în explozia explozivilor condensați ajunge la sute de mii de atmosfere. Astfel de presiuni, firește, nu pot fi realizate în condiții de reacții chimice obișnuite.
În explozia sistemelor gazoase, creșterea volumului nu se produce, în unele cazuri transformarea explozivă este însoțită chiar de o scădere a volumului. Un exemplu de astfel de reacție este o explozie a unui gaz care este fierbinte, ceea ce are ca rezultat o reducere de volum de o treime. Cu toate acestea, această scădere a volumului este compensată de exotermicitatea și viteza procesului, datorită căruia presiunea în explozie atinge totuși o valoare de ordinul a 10 atm.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: