Взрыв

Взрыв — это быстрое расширение в объёме заданного количества вещества, связанное с экстремальным выделением энергии наружу , обычно с образованием высоких температур высокого давления и выделением газов . Взрывы также могут быть вызваны более медленным расширением, которое обычно не является сильным, но ему не позволяют расширяться, поэтому, когда все, что сдерживает расширение, разрушается давлением, которое создается по мере того, как материя внутри пытается расшириться, материя расширяется с силой. . Примером этого является извержение вулкана, вызванное расширением магмы в магматическом очаге, когда она поднимается на поверхность. Сверхзвуковые взрывы, создаваемые взрывчатыми веществами, известны как детонации и распространяются через ударные волны . Дозвуковые взрывы создаются низкими взрывчатыми веществами в результате более медленного процесса горения, известного как дефлаграция .

Причины

Чтобы произошел взрыв, должно произойти быстрое и мощное расширение материи. Это может произойти множеством способов, как естественным, так и искусственным, например, извержения вулканов или столкновения двух объектов друг с другом на очень высоких скоростях, как в случае столкновения . Эксплозивные извержения вулканов происходят, когда магма поднимается снизу, растворив в себе газ. Снижение давления по мере подъема магмы приводит к тому, что газ выходит из раствора, что приводит к быстрому увеличению объема, однако размер магматической камеры остается прежним. Это приводит к нарастанию давления, которое в конечном итоге приводит к взрывному извержению. Взрывы также могут происходить за пределами Земли во Вселенной в виде сверхновых или, что чаще, звездных вспышек. Люди также способны создавать взрывы с помощью взрывчатых веществ или путем ядерного деления или синтеза , как в случае с ядерным оружием . Взрывы часто происходят во время лесных пожаров в эвкалиптовых лесах, когда летучие масла в верхушках деревьев внезапно воспламеняются. ^[1]

Астрономический

К числу крупнейших известных взрывов во Вселенной относятся сверхновые , которые происходят после окончания жизни некоторых типов звезд . Солнечные вспышки являются примером обычных, гораздо менее энергичных взрывов на Солнце и, предположительно, на большинстве других звезд. Источником энергии для активности солнечных вспышек является переплетение силовых линий магнитного поля, возникающее в результате вращения проводящей плазмы Солнца. Другой тип большого астрономического взрыва происходит, когда метеороид или астероид сталкивается с поверхностью другого объекта или взрывается в его атмосфере , например, планеты. Это происходит потому, что два объекта движутся с очень высокой скоростью относительно друг друга (минимум 11,2 километра в секунду (7,0 миль/с) для тела, сталкивающегося с Землей). ^[3]). Например, , что Тунгусское событие считается 1908 года возникло в результате взрыва метеорита в воздухе . ^[4]

черных дыр Слияния , вероятно, с участием двойных систем черных дыр, способны излучать во Вселенную множество солнечных масс энергии за долю секунды в форме гравитационной волны . Это способно передавать ближайшим объектам обычную энергию и разрушительные силы, но на просторах космоса близлежащие объекты встречаются редко. ^[5] Гравитационная волна, наблюдавшаяся 21 мая 2019 года, известная как GW190521 , произвела сигнал слияния длительностью около 100 мс, за это время, по оценкам, излучалось девять солнечных масс в форме гравитационной энергии.

Химическая

Наиболее распространенными искусственными взрывчатыми веществами являются химические взрывчатые вещества, обычно включающие быструю и бурную реакцию окисления , в результате которой выделяется большое количество горячего газа. Порох был первым взрывчатым веществом, которое было изобретено и использовано. Другими заметными ранними разработками в технологии химических взрывчатых веществ были разработка Фредериком Августом Абелем нитроцеллюлозы в 1865 году и Альфредом Нобелем изобретение динамита в 1866 году. Химические взрывы (как преднамеренные, так и случайные) часто инициируются электрической искрой или пламенем в присутствии кислорода. Случайные взрывы могут произойти в топливных баках, ракетных двигателях и т. д.

Электрические и магнитные

Сильноточное электрическое замыкание может вызвать «электрический взрыв», образуя электрическую дугу высокой энергии , которая быстро испаряет металл и изоляционный материал. Эта опасность вспышки дуги представляет опасность для людей, работающих с распределительными устройствами под напряжением . Чрезмерное магнитное давление внутри сверхсильного электромагнита может вызвать магнитный взрыв .

Механический и паровой

Строго физический процесс, в отличие от химического или ядерного, например, взрыв герметичного или частично герметичного контейнера под внутренним давлением часто называют взрывом. Примеры включают перегретый котел или простую консервную банку с фасолью, брошенную в огонь.

Взрыв расширяющегося пара кипящей жидкости — это один из типов механического взрыва, который может произойти при разрыве сосуда, содержащего жидкость под давлением, что приводит к быстрому увеличению объема по мере испарения жидкости. Обратите внимание, что содержимое контейнера может вызвать последующий химический взрыв, последствия которого могут быть значительно более серьезными, как, например, с пропаном в случае пожара в баллоне . В таком случае к последствиям механического взрыва при выходе из строя резервуара добавляются эффекты от взрыва, возникшего в результате высвобождения (первоначально жидкого, а затем почти мгновенно газообразного) пропана при наличии источника воспламенения. По этой причине аварийные работники часто различают эти два события.

Ядерный

Помимо звездных ядерных взрывов , ядерное оружие — это тип взрывного оружия, которое черпает свою разрушительную силу в результате ядерного деления или комбинации деления и синтеза. В результате даже ядерное оружие небольшой мощности значительно мощнее, чем самая большая из имеющихся обычных взрывчатых веществ, а одно оружие способно полностью уничтожить целый город.

Характеристики

Сила

Взрывная сила высвобождается в направлении, перпендикулярном поверхности взрывчатого вещества. Если во время взрыва граната находится в воздухе, направление взрыва составит 360°. Напротив, в кумулятивном заряде взрывные силы сосредоточены на более сильном локальном взрыве; Кумулятивные заряды часто используются военными для взлома дверей или стен.

Скорость

Скорость реакции – вот что отличает взрывную реакцию от обычной реакции горения. Если реакция не происходит очень быстро, термически расширяющиеся газы будут умеренно рассеиваться в среде без большого перепада давления и без взрыва. Например, при горении дров в камине, конечно, происходит выделение тепла и образование газов, но ни один из них не выделяется достаточно быстро, чтобы создать внезапный существенный перепад давления и затем вызвать взрыв. Это можно сравнить с разницей между разрядкой энергии батареи , которая происходит медленно, и разрядкой конденсатора вспышки , например, во вспышке фотоаппарата , который высвобождает всю свою энергию одновременно.

Выделение тепла

Выделение тепла в больших количествах сопровождает большинство взрывоопасных химических реакций. Исключения называются энтропийными взрывчатыми веществами и включают органические пероксиды, такие как пероксид ацетона . ^[6] Именно быстрое выделение тепла заставляет газообразные продукты большинства взрывных реакций расширяться и создавать высокие давления . Это быстрое возникновение высокого давления выделившегося газа и представляет собой взрыв. Выделение тепла с недостаточной скоростью не приведет к взрыву. Например, хотя единица массы угля дает в пять раз больше тепла, чем единица массы нитроглицерина , уголь нельзя использовать в качестве взрывчатого вещества (кроме как в виде угольной пыли ), поскольку скорость, с которой он отдает это тепло, весьма велика. медленный. Фактически, вещество, которое горит менее быстро ( т.е. медленное горение ), может фактически выделять больше общего тепла, чем взрывчатое вещество, которое детонирует быстро ( т.е. быстрое горение ). В первом случае медленное горение преобразует большую часть внутренней энергии ( т. е. химического потенциала ) горящего вещества в тепло, выделяемое в окружающую среду, тогда как во втором быстрое горение ( т. е. детонация ) вместо этого преобразует больше внутренней энергии в работу над окружающей средой ( т. е. детонация). т.е. меньше внутренней энергии преобразуется в тепло); — тепло и работа (термодинамика) эквивалентные формы энергии. См. «Тепло сгорания» для более подробного рассмотрения этой темы.

Когда химическое соединение образуется из его составляющих, тепло может либо поглощаться, либо выделяться. Количество тепла, поглощаемого или выделяемого при превращении, называется теплотой образования . Теплоты образования твердых тел и газов, возникающие при взрывных реакциях, определяются для температуры 25°С и атмосферного давления и обычно выражаются в килоджоулях на грамм-молекулу. Положительное значение указывает на поглощение тепла при образовании соединения из его элементов; такая реакция называется эндотермической реакцией. материалы Во взрывной технологии интерес представляют только экзотермические , которые имеют чистое выделение тепла и отрицательную теплоту образования. Теплоту реакции измеряют в условиях постоянного давления или постоянного объема. Именно эту теплоту реакции можно правильно выразить как «теплоту взрыва».

Инициирование реакции

Химическое взрывчатое вещество представляет собой соединение или смесь, которая при воздействии тепла или удара разлагается или перегруппировывается с чрезвычайной скоростью, выделяя большое количество газа и тепла. Многие вещества, которые обычно не классифицируются как взрывчатые вещества, могут выполнять одно или даже два из этих действий.

Реакция должна быть способна инициироваться путем воздействия удара, тепла или катализатора (в случае некоторых взрывных химических реакций) на небольшую часть массы взрывчатого материала. Материал, в котором присутствуют первые три фактора, не может считаться взрывчатым веществом, если в случае необходимости нельзя вызвать реакцию.

Фрагментация

Фрагментация — это скопление и выброс частиц в результате детонации взрывчатого вещества высокой мощности. Фрагменты могут происходить из: частей конструкции (таких как стекло , куски конструкционного материала или кровельного материала), обнаруженных пластов и/или различных геологических особенностей на уровне поверхности (таких как рыхлые камни , почва или песок ), обсадной трубы, окружающей взрывчатое вещество и/или любые другие незакрепленные предметы, не испарившиеся под действием ударной волны взрыва. Осколки с высокой скоростью и малым углом могут перемещаться на сотни метров с достаточной энергией, чтобы инициировать другие окружающие взрывоопасные предметы, ранить или убить персонал и/или повредить транспортные средства или конструкции.

Яркие примеры

Химическая

1626 г. Взрыв в Вангунчане .
1717 г. Осада Белграда (1717 г.)
1887 г., взрыв мины Нанаймо .
, 1917 г. Взрыв в Галифаксе
1917 Битва при Мессине
1921 г., взрыв Оппау .
1944 Бомбейский взрыв.
Катастрофа Западного Лоха
1944 год. Катастрофа в Порт-Чикаго,
1944 г., взрыв в ВВС Великобритании.
, 1947 год. Взрыв в Кадисе
, 1947 год. Катастрофа в Техас-Сити
1960 Nedelin catastrophe
1969 Взрыв советской ракеты Н1.
1974 года. Катастрофа во Фликсборо
1977 г. Взрыв на станции Ири.
1988 года Катастрофа PEPCON , Хендерсон, Невада.
1988 Взрыв Пула
1994 г. Взрыв на заводе удобрений в Порт-Ниле.
2001 АЗФ (завод)
, 2004 г. Катастрофа в Рёнчхоне
2005 г. Пожар на нефтебазе в Хартфордшире.
Взрывы в Гердеке 2008 г.
2009 Пожар на нефтеперерабатывающем заводе в Катаньо.
2013 г. Взрыв West Fertilizer Company,
Взрывы в Тяньцзине, 2015 г.
Взрыв в Бейруте, 2020 г.
2023 Взрыв звездолета

Ядерный

вулканический

Звездный

Воздушные взрывы/удары

Транспорт/Авиация

Другой

Этимология

Классическая латынь explōdō означает «шипеть плохого актера со сцены», «прогонять актера со сцены шумом», от ex- («выход») + plaudō («аплодировать; аплодировать»). Современное значение развилось позже: ^[7]

Классическая латынь: «выгнать актера со сцены, подняв шум», что означает «выгнать» или «отклонить».

По-английски:

Около 1538 года: «выгнать или прогнать аплодисментами» (первоначально театрально).
Около 1660 г.: «Выгнать с насилием и внезапным шумом».
Около 1790 года: «взорваться с громким шумом».
Около 1882 года: первое использование как «разрыв разрушительной силы».

См. также

Горение
дефлаграция
Детонация
Взрыв пыли
Стандарты на электрооборудование в потенциально взрывоопасных средах
Взрывозащита
Предел взрываемости
Взрыв топливного бака
Имплозия (механический процесс) : противоположность взрыву.
Двигатель внутреннего сгорания
Грибное облако
Поршневой двигатель
Взрывная трещина
Полное разрушение тела , причина смерти, обычно связанная со взрывом.
Подводный взрыв

Ссылки

^ Киссан, Карен (22 мая 2009 г.). «Огневая мощь равнялась 1500 атомным бомбам» . Возраст . Мельбурн. Архивировано из оригинала 27 мая 2009 г.
^ Ван дер Слейс, MV; Ламерс, HJGLM (2003). «Динамика туманности М1-67 вокруг убегающей звезды Вольфа-Райе WR 124». Астрономия и астрофизика . 398 : 181–194. arXiv : astro-ph/0211326 . Бибкод : 2003A&A...398..181В . дои : 10.1051/0004-6361:20021634 . S2CID 6142859 .
^ Кеберл, Кристиан; Шарптон, Вирджил Л. «Составлено Кристианом Кеберлом и Вирджилом Л. Шарптоном» .
^ «115 лет назад: падение Тунгусского астероида - НАСА» . 05.07.2023 . Проверено 7 ноября 2023 г.
^ Сигел, Итан (15 февраля 2020 г.). «Спросите Итана: могут ли гравитационные волны когда-либо нанести ущерб Земле? Начинается со взрыва» . Форбс . Проверено 7 сентября 2020 г.
^ Дубникова, Фаина; Кослофф, Ронни; Альмог, Джозеф; Зейри, Иегуда; Бозе, Роланд; Ицхаки, Харель; Альт, Аарон; Кейнан, Эхуд (1 февраля 2005 г.). «Разложение трипероксида триацетона представляет собой энтропийный взрыв». Журнал Американского химического общества . 127 (4): 1146–1159. дои : 10.1021/ja0464903 . ПМИД 15669854 .
^ wikt:explode#Этимология

[1] Киссан, Карен (22 мая 2009 г.). «Огневая мощь равнялась 1500 атомным бомбам» . Возраст . Мельбурн. Архивировано из оригинала 27 мая 2009 г.

[2] Ван дер Слейс, MV; Ламерс, HJGLM (2003). «Динамика туманности М1-67 вокруг убегающей звезды Вольфа-Райе WR 124». Астрономия и астрофизика . 398 : 181–194. arXiv : astro-ph/0211326 . Бибкод : 2003A&A...398..181В . дои : 10.1051/0004-6361:20021634 . S2CID 6142859 .

[3] Кеберл, Кристиан; Шарптон, Вирджил Л. «Составлено Кристианом Кеберлом и Вирджилом Л. Шарптоном» .

[4] «115 лет назад: падение Тунгусского астероида - НАСА» . 05.07.2023 . Проверено 7 ноября 2023 г.

[Forbes2020-5] Сигел, Итан (15 февраля 2020 г.). «Спросите Итана: могут ли гравитационные волны когда-либо нанести ущерб Земле? Начинается со взрыва» . Форбс . Проверено 7 сентября 2020 г.

[6] Дубникова, Фаина; Кослофф, Ронни; Альмог, Джозеф; Зейри, Иегуда; Бозе, Роланд; Ицхаки, Харель; Альт, Аарон; Кейнан, Эхуд (1 февраля 2005 г.). «Разложение трипероксида триацетона представляет собой энтропийный взрыв». Журнал Американского химического общества . 127 (4): 1146–1159. дои : 10.1021/ja0464903 . ПМИД 15669854 .

[7] wikt:explode#Этимология

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

Базы данных авторитетного контроля
Национальный	Франция Данные БНФ Германия Израиль Соединенные Штаты Япония Чешская Республика Польша
Другой	НАРА