Русская Википедия:Теплота взрыва
Теплота взрыва (удельная энергияШаблон:Sfn) или теплота взрывчатого превращения[1] — количество тепла, выделяемое при взрывчатом превращении 1 моля или 1 кг взрывчатого вещества, является одной из существенных характеристик взрывчатого веществаШаблон:Sfn; это один из тепловых эффектов в теории взрывчатых веществ наряду с теплотой образования и теплотой сгорания взрывчатых веществШаблон:Sfn.
Также теплотой взрыва называют общий тепловой эффект химических реакций во фронте детонационной волны и реакций, длящихся при адиабатическом расширении продуктов взрыва по завершению реакцийШаблон:Sfn.
Единицы измерения: ккал/кгШаблон:Sfn, кДж/кгШаблон:Sfn, ккал/мольШаблон:Sfn, Дж/мольШаблон:Sfn, Дж/кгШаблон:SfnШаблон:Sfn.
В формулах, как правило, обозначается Шаблон:MathШаблон:Sfn, Шаблон:MathШаблон:SfnШаблон:Sfn.
Теплота взрыва используется для определения способностей того или иного взрывчатого веществаШаблон:Sfn.
Расчет и определение теплоты взрыва
Теплоту взрыва определяют:
- экспериментально в калориметрических установках;
- расчётными способами (теоретически)Шаблон:SfnШаблон:SfnШаблон:Sfn.
Показатели теплоты взрыва, определяемые опытным путём, в настоящее время достигают точности 0,1 %Шаблон:Sfn. В качестве типовых условий используют температуры 0 ° и 18 °С, давление 10 ПаШаблон:Sfn.
Теоретический расчёт теплоты взрыва возможен в случае наличия точной информации о составе продуктов взрыва который, в свою очередь, определяется как характеристиками заряда, так и свойствами взрывчатого вещества, а также условиями взрыванияШаблон:SfnШаблон:SfnШаблон:Sfn. Расчётный способ применяется в тех случаях, когда невозможно провести эксперимент или нужны теоретические данные ещё не синтезированного взрывчатого вещества или взрывчатой системыШаблон:Sfn.
Встречающиеся численные значения теплот взрыва различных веществ принимаются как неизменные для каждого из них, в то же время на эти показатели влияет и характеристика заряда, и условия охлаждения, что приводит к изменению теплового эффекта реакцииШаблон:Sfn. Таким образом теплота взрыва не постоянная величина и колеблется в определенных пределах, например, у широко применяемых взрывчатых веществ — от 1000 до 1500 ккал/кгШаблон:SfnШаблон:Sfn.
Виды теоретических расчётов теплоты взрыва
- Уравнение Малляра — Ле Шателье и Бринкли — Вильсона
Теоретический расчёт теплоты взрыва проводится по общим правилам уравнений распада взрывчатых веществ Малляра — Ле Шателье или Бринкли — Вильсона, особенно для взрывчатых веществ с небольшим отрицательным, нулевым или положительным кислородным балансом. Для веществ с отрицательным кислородным балансом применение уравнений Малляра — Ле Шателье недопустимо, так как результат не соответствует показателям, полученным опытным путём, поэтому применяется уравнение Бринкли — Вильсона, где результат больше соответствует экспериментальным теплотам, но даже в этом случае у тротила результаты завышеныШаблон:Sfn.
- Закон Гесса
Обычно для расчёта теплоты взрыва используют закон Гесса, как основанный на первом начале термодинамики, согласно которому общий тепловой эффект определяется начальным и конечным состоянием системыШаблон:Sfn, то есть в отношении теории взрыва теплота взрыва должна составлять разницу между теплотой образования продуктов взрыва и теплотой образования взрывчатого веществаШаблон:SfnШаблон:Sfn:
где Шаблон:Math — теплота взрыва, Шаблон:Math — теплота образования продуктов взрыва, Шаблон:Math — теплота образования взрывчатых веществШаблон:Sfn.
где Шаблон:Math — теплота взрыва, Шаблон:Math — теплота образования продуктов взрыва, ккал/Дж; Шаблон:Math — теплота образования взрывчатого вещества или его составных частей, ккал/ДжШаблон:SfnШаблон:Sfn.
Общая информация
Показатель теплоты взрыва в определённых пределах зависит от толщины и материала оболочки, куда помещен заряд, а с увеличением плотности заряда значения теплоты взрыва повышается по линейному законуШаблон:Sfn.
Теплота взрыва разделяется на:
- теплота детонации (или малая теплота взрыва) — минимальный средний показатель теплоты, определяющий детонационный режим, выделяясь в детонационной волне и передаваясь ей полностью; её экспериментальное определение до настоящего времени затруднено. Может изменяться от давления в детонационной волнеШаблон:SfnШаблон:Sfn.
- фугасная теплота — теплота взрыва в массивной оболочке. Промежуточная между теплотой детонации и максимальной теплотой. Зависит от плотности заряда и толщины оболочки; изменения зависят от давления внешней среды и газодинамических условий процесса расширения продуктов взрываШаблон:SfnШаблон:Sfn.
- максимальная теплота — является константой взрывчатых веществ ввиду того, что определяется исключительно составом взрывчатого вещества, вне зависимости от начального и конечного размеров состояния продуктов взрыва. Позволяет увидеть предельные возможности взрывчатого вещества, в случае, если необходим результат полного превращения химической энергии в тепловуюШаблон:SfnШаблон:Sfn.
Для установления фугасной теплоты взрывчатого вещества на практике используются следующие приёмы:
- метод свинцовой бомбы;
- метод эквивалентных зарядов;
- метод баллистического маятника;
- метод баллистической мортиры;
- определение фугасной теплоты по объёму воронки выброса;
- измерение параметров воздушных ударных волнШаблон:Sfn.
Примеры влияния на показатели теплоты взрыва
В случаях детонации плотных зарядов взрывчатых веществ с отрицательным кислородным балансом, которые помещены в массивную оболочку, наблюдается дополнительное выделение тепла без увеличения скорости детонации, так, при взрыве тротила, спрессованного в латунную оболочку толщиной 4 мм, выделяется на 25 % больше энергии (1080 кал/г), чем при взрыве аналогичного по весу и плотности заряда тротила в слабой слеклянной оболочке толщиной 2 мм (840 кал/г). Такой же эффект наблюдается у пикриновой кислоты, тетрина, гексогена. При этом увеличение теплоты взрыва за счет уплотнения и оболочки отслеживается только у взрывчатых веществ с отрицательным кислородным балансом, у других смесевых взрывчатых веществ с небольшим, нулевым или положительным кислородным балансом (ТЭН, глицерин) данный эффект не прослеживаетсяШаблон:SfnШаблон:Sfn.
Дополнительное выделение теплоты взрыва может зависеть от медленного протекания химических реакций генераторного газа, не усиливающих детонационную волнуШаблон:SfnШаблон:SfnШаблон:Sfn.
Росту показателя теплоты взрыва способствует приращивание, измеренного для свободных и утяжеленных зарядов, импульса детонационной волныШаблон:Sfn.
Примечания
Литература
- Шаблон:Публикация
- Шаблон:Публикация
- Шаблон:Публикация
- Шаблон:Публикация
- Шаблон:Публикация
- Шаблон:Публикация
