Výbušné teplo

Výbušné teplo ( měrná energie [1] ) nebo explozivní teplo přeměny [2] - množství tepla uvolněného při explozivní přeměně 1 molu nebo 1 kg trhaviny je jednou ze základních charakteristik výbušniny [3] ; to je jeden z tepelných efektů v teorii výbušnin spolu s teplem tvorby a teplem hoření výbušnin [4] .

Teplo výbuchu je také obecným tepelným účinkem chemických reakcí v přední části detonační vlny a reakcí, které pokračují s adiabatickou expanzí produktů výbuchu po dokončení reakcí [3] .

Jednotky měření: kcal/kg [3] , kJ /kg [5] , kcal/mol [3] , J/mol [3] , J/kg [3] [6] .

Ve vzorcích se zpravidla značí Q v [6] , Q vzr [3] [7] .

Výbušné teplo se používá k určení schopnosti konkrétní výbušniny [6] .

Výpočet a stanovení výbušného tepla

Teplo výbuchu je určeno:

Empiricky stanovené indikátory výbušného tepla dosahují v současnosti přesnosti 0,1 % [8] . Jako standardní podmínky se používají teploty 0 ° a 18 °С, tlak 10 Pa [9] .

Teoretický výpočet výbušného tepla je možný, pokud existují přesné informace o složení produktů výbuchu, které je zase určeno jak charakteristikami nálože, tak vlastnostmi výbušniny, jakož i podmínkami výbuchu [3] [8] [10] . Metoda výpočtu se používá v případech, kdy není možné provést experiment nebo jsou potřeba teoretické údaje pro výbušninu, která ještě nebyla syntetizována, nebo výbušný systém [8] .

Vyskytující se číselné hodnoty tepel výbuchu různých látek jsou brány jako nezměněné pro každou z nich, zároveň jsou tyto indikátory ovlivněny jak charakteristikou náplně, tak podmínkami chlazení , což vede ke změně tepelný účinek reakce [11] . Výbušné teplo tedy není konstantní hodnotou a pohybuje se v určitých mezích, např. u široce používaných výbušnin – od 1000 do 1500 kcal/kg [3] [12] .

Typy teoretických výpočtů výbušného tepla

Mallard-Le Chatelier a Brinkley-Wilsonova rovnice

Teoretický výpočet výbušného tepla se provádí podle obecných pravidel rovnic rozkladu výbušnin Mallard  - Le Chatelier nebo Brinkley-Wilson, zejména pro výbušniny s malou zápornou, nulovou nebo kladnou kyslíkovou bilancí. Pro látky s negativní kyslíkovou bilancí je aplikace Mallard-Le Chatelierových rovnic nepřijatelná, protože výsledek neodpovídá experimentálně získaným ukazatelům, proto se používá Brinkley-Wilsonova rovnice, kde výsledek více odpovídá experimentálním teplům. , ale i v tomto případě jsou výsledky pro TNT nadhodnocené [13•] .

Hessův zákon

Obvykle se pro výpočet výbušného tepla používá Hessův zákon , založený na prvním termodynamickém zákonu , podle kterého je celkový tepelný efekt určen počátečním a konečným stavem systému [9] , tj. ve vztahu k teorii výbuchu by mělo být teplo výbuchu rozdílem mezi teplem tvorby produktů výbuchu a teplem tvorby výbušniny [3] [7] :

kde Q vzr  je výbušné teplo, Σ qpv  je vývinové teplo zplodin výbuchu, q vv je  výbušné teplo [7] .

kde Q vzr  je teplo výbuchu, Q 2  je teplo tvorby produktů výbuchu, kcal/J; Q 1  je skupenské teplo výbušniny nebo jejích složek, kcal/J [3] [9] .

Obecné informace

Indikátor výbušného tepla v určitých mezích závisí na tloušťce a materiálu pláště, kde je nálož umístěna, a se zvýšením hustoty nálože se hodnoty výbušného tepla lineárně zvyšují. zákon [13] .

Teplo výbuchu se dělí na:

Pro stanovení vysoce výbušného tepla výbušniny se v praxi používají následující metody:

Příklady vlivu na indikátory výbušného tepla

V případech detonace hustých náloží výbušnin se zápornou kyslíkovou bilancí , které jsou umístěny v masivním plášti, je pozorováno dodatečné teplo bez zvýšení detonační rychlosti , takže při explozi TNT, vlisovaného do mosazného pláště o tloušťce 4 mm se uvolní o 25 % více energie (1080 cal/g) než při explozi nálože TNT podobné hmotnosti a hustoty ve slabé sklovité skořápce o tloušťce 2 mm (840 cal/g). Stejný účinek je pozorován u kyseliny pikrové , tetrynu , hexogenu . Přitom zvýšení výbušného tepla v důsledku zhutnění a náboje je pozorováno pouze u výbušnin s negativní kyslíkovou bilancí, u ostatních směsných trhavin s malou, nulovou nebo pozitivní kyslíkovou bilancí ( PETN , glycerol ) je tento efekt nepozorováno [3] [13] .

Dodatečné uvolňování explozivního tepla může záviset na pomalém toku chemických reakcí generátorového plynu , které nezesilují detonační vlnu [3] [7] [13] .

Růst indexu výbušného tepla je usnadněn přírůstkem impulsu detonační vlny měřeného pro volné a vážené nálože [13] .

Poznámky

  1. ↑ Teorie hoření a výbuchu, 2010 , str. 154, 156.
  2. ↑ Teplo výbušné přeměny // Slovník raketových a dělostřeleckých pojmů / Ed. V. M. Michalkin . - Moskva: Vojenské nakladatelství, 1988. - S. 218.
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Teorie hoření a výbuchu, 2010 , str. 156.
  4. ↑ Stanyukovich, Baum, Schechter, 2013 , str. 82.
  5. ↑ Teorie hoření a výbuchu, 2010 , str. 156, 163.
  6. ↑ 1 2 3 4 Arkhipov, Sinogina, 2007 .
  7. ↑ 1 2 3 4 Dubnov, Bakharevič, Romanov, 1988 , str. 26.
  8. ↑ 1 2 3 4 Stanyukovich, Baum, Shekhter, 2013 , str. 85-86.
  9. ↑ 1 2 3 4 Grabchak, Malyshev, Komashchenko, Fedunets, 1997 , str. 84.
  10. ↑ 1 2 3 4 Dubnov, Bakharevič, Romanov, 1988 , str. 29.
  11. ↑ Stanyukovich, Baum, Schechter, 2013 , str. 90.
  12. ↑ Stanyukovich, Baum, Schechter, 2013 , str. 94.
  13. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Apin, Velina, Lebeděv, 1962 .

Literatura