28580 авторов и 62 редактора ответили на 85142 вопроса,
разместив 134968 ссылок на 43287 сайтов, присоединяйтесь!

Что такое взрыв?

РедактироватьВ избранноеПечать

Взрыв — физический или/и химический быстропротекающий процесс с выделением значительной энергии в небольшом объёме (по сравнению с количеством выделяющейся энергии), приводящий к ударным, вибрационным и тепловым воздействиям на окружающую среду и высокоскоростному расширению газов.

 

Различаются взрывы двух типов. К первому типу относят взрывы, обусловленные высвобождением химической или ядерной энергии взрыва, например взрывы химических взрывчатых веществ, смесей газов, пыли и (или) паров, а также ядерные и термоядерные взрывы.

 

При взрывах второго типа выделяется энергия, полученная от внешнего источника. Примеры подобных взрывов — мощный электрический разряд в среде (в природе — молния во время грозы); испарение металлического проводника под действием тока большой силы; взрывы при воздействии на вещество некоторых излучений большой плотности энергии, например сфокусированного лазерного излучения; внезапное разрушение оболочки со сжатым газом.

 

Взрывы первого типа могут осуществляться цепным или тепловым путем. Цепной взрыв происходит в условиях, когда в системе возникают в больших концентрациях активные частицы (атомы и радикалы в химических системах, нейтроны - в ядерных), способные вызвать разветвленную цепь превращений неактивных молекул или ядер. В действительности не все активные частицы вызывают реакцию, часть их выходит за пределы объема вещества. Так как число уходящих из объема активных частиц пропорционально поверхности, для цепного взрыва существует так называемая критическая масса, при которой число вновь образующихся активных частиц еще превышает число уходящих.

 

Возникновению цепного взрыва способствует сжатие вещества, так как при этом уменьшается поверхность. Обычно цепной взрыв газовых смесей реализуют быстрым увеличением критической массы при увеличении объема сосуда или повышением давления смеси, а взрывы ядерных материалов — быстрым соединением нескольких масс, каждая из которых меньше критической, в одну массу, большую критической.

 

Тепловой взрыв возникает в условиях, когда выделение тепла в результате химической реакции в заданном объеме вещества превышает количество тепла, отводимого через внешнею поверхность, ограничивающую этот объем, в окружающую среду посредством теплопроводности. Это приводит к саморазогреву вещества вплоть до его самовоспламенения и взрыва.

 

При взрыве любого типа происходит резкое возрастание давления вещества, окружающая очаг взрыва среда испытывает сильное сжатие и приходит в движение, которое передается от слоя к слою, — возникает взрывная волна. Скачкообразное изменение состояния вещества (давления, плотности, скорости движения) на фронте взрывной волны, распространяющееся со скоростью, превышающей скорость звука в среде, представляет собой ударную волну. Законы сохранения массы и импульса связывают скорость фронта волны, скорость движения вещества за фронтом, сжимаемость и давление вещества. Поэтому, чтобы определить все механические параметры взрывной волны, достаточно измерить экспериментально какие-либо два из них (обычно скорости фронта и движения вещества за фронтом).

 

Для взрывных волн с давлением на фронте, не превышающем несколько ГПа, существуют методы прямого определения давления и сжимаемости. Разработаны также методы определения немеханических параметров волны — электрической проводимости вещества за фронтом и т.п.

 

Разрушительное воздействие взрыва на окружающие объекты обусловлено взрывной волной. Давление вещества на фронте волны по мере ее удаления от места взрыва падает; расстояние, на котором взрывные волны оказывают одинаковое воздействие, увеличивается пропорционально кубическому корню из количества энергии, выделяющейся при взрывах.

 

Взрывы используют в строительстве, горном деле, металлообработке. В научных исследованиях взрывы применяют для изучения свойств веществ в широкой области параметров состояния — от разреженных газов до жидкостей и твердых тел. При этом достигают таких параметров, которые недоступны при других методах воздействия, например давления порядка тысяч ГПа.

 

Вследствие огромных скоростей нагружения при этом может возникать неравновесное состояние вещества с образованием возбужденных состояний молекул. Особенно значительные эффекты наблюдаются в зоне ударного скачка, ширина которой ~ 10 нм, поскольку время воздействия на вещество ударного скачка составляет 10-12 —10-13 с, что соответствует временам внутримолекулярных колебаний. Под действием ударного скачка сначала резко увеличивается энергия поступательного движения молекул, которая затем распределяется по внутренним степеням свободы. В результате происходит разрыв химических связей, соответствующих максимальным частотам колебаний, и оказываются возможными взаимодействия, которые другими способами реализовать трудно или вовсе невозможно. В частности, происходят химические реакции с образованием продуктов, специфичных только для этого типа воздействия на вещество. Так, некоторые соединения в сравнительно слабых ударных волнах, когда давление не превышает 1,5 ГПа, а температура 200° С, претерпевают частичное разложение с разрушением бензольного кольца, тогда как в статических условиях бензольное кольцо сохраняется при таких же давлениях и гораздо более высоких температурах.

 

Под воздействием ударных волн, образующихся при взрыве, наблюдается полимеризация с большими скоростями, за времена порядка 10-6 с, причем в отсутствие катализаторов. Активные частицы, ведущие процесс, образуются в результате деструкции части молекул мономера в зоне ударного скачка. Так, при обычной полимеризации триоксана, масса образующегося полимера не превышает 150 тысяч, тогда как при взрыве получают полимеры с молекулярной массой до 1,3 млн. Твердые хрупкие материалы дробятся под действием ударных волн до частиц размером в несколько мкм с большим числом кристаллических дефектов и, следовательно, более высокой реакционной способностью и спекаемостью (при дроблении в мельницах число дефектов в частицах, как правило, уменьшается).

 

Промышленное значение приобрело использование взрыва для синтеза сверхтвердых материалов (например, алмазов, NiB), создания новых композиционных материалов, получаемых свариванием металлов, прессованием и другого, обработки традиционных материалов (например, сталей) с целью существенного улучшения их эксплуатационных свойств (твердости, износостойкости).

 

Источники информации:

Последнее редактирование ответа: 16.06.2010

  • Оставить отзыв

    Оставить отзыв

     

РедактироватьВ избранноеПечать


Посмотреть «взрыв» в словарях и энциклопедиях:

ЯndexВикипедияКругосветKM.RU@mail.ruGoogle

«Что такое взрыв»

В других поисковых системах:

GoogleЯndexRamblerВикипедия

В соответствии с пользовательским соглашением администрация не несет ответственности за содержание материалов, которые размещают пользователи. Для урегулирования спорных вопросов и претензий Вы можете связаться с администрацией сайта genon.ru. Размещенные на сайте материалы могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет, согласно Федерального закона №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию". Обращение к пользователям 18+.