Сила (взрывная)

Во взрывчатых материалах прочность — это параметр, определяющий способность взрывчатого вещества перемещать окружающий материал. Это связано с общим выходом газа в реакции и количеством выделяемого тепла. См. бризанс .

Сила, или потенциал , взрывчатого вещества — это общая работа , которую может совершить газ, образующийся в результате его взрыва, при адиабатическом расширении из первоначального объема до тех пор, пока его давление не уменьшится до атмосферного давления, а его температура не достигнет 15°С. Таким образом, потенциал представляет собой общее количество тепла, выделяемое при постоянном объеме, выраженное в эквивалентных единицах работы, и является мерой прочности взрывчатого вещества.

Взрывную прочность измеряют, например, с помощью теста свинцового блока Траузла .

Взрыв может произойти при двух общих условиях: первый, неограниченный, например, на открытом воздухе, где давление (атмосферное) постоянно; второй - замкнутый, как в закрытой камере, где объем постоянный. В каждом случае выделяется одинаковое количество тепловой энергии, но при неограниченном взрыве определенное количество используется в качестве работы при отталкивании окружающего воздуха и, следовательно, теряется в виде тепла. При ограниченном взрыве, когда объем взрывчатого вещества невелик (как это происходит в пороховой камере огнестрельного оружия), практически вся теплота взрыва сохраняется в виде полезной энергии. Если количество тепла, выделяющегося при постоянном объеме в адиабатических условиях, рассчитать и преобразовать из единиц тепла в эквивалентные единицы работы, получится потенциал или способность к работе.

Следовательно, если

Q _mp представляет собой общее количество тепла, выделяемое молем взрывчатого вещества при температуре 15°С и постоянном давлении (атмосферном);

Q _mv представляет собой общее количество теплоты, выделяемое молем взрывчатого вещества при температуре 15°С и постоянном объеме; и

W представляет собой рабочую энергию, затраченную на отталкивание окружающего воздуха при неограниченном взрыве, и, следовательно, не может быть использована в качестве чистого теоретического тепла;

Тогда из-за преобразования энергии в работу в случае постоянного давления

Q _мв = Q _мп + Вт

значение Q _mv из которого можно определить . Впоследствии можно рассчитать потенциал моля взрывчатого вещества. Используя это значение, потенциал любого другого веса взрывчатого вещества можно определить по простой пропорции.

Используя принцип начального и конечного состояния и таблицу теплоты образования (полученную на основе экспериментальных данных), можно легко рассчитать тепло, выделяющееся при постоянном давлении.

м н

Q _mp = v _i Q _fi - v _k Q _fk

1 1

где:

Q _fi = теплота образования продукта i при постоянном давлении

Q _fk = теплота образования реагента k при постоянном давлении

v = количество молей каждого продукта/реагентов ( m — количество продуктов, а n — количество реагентов)

Работа работы, затраченная газообразными продуктами детонации, выражается:

W = P дв

При постоянном давлении и пренебрежимо малом начальном объеме это выражение сводится к:

W = P·V ₂

Поскольку теплоты образования рассчитаны для стандартного атмосферного давления (101 325 Па, где 1 Па = 1 Н/м ² ) и 15°С, V ₂ — объем, занимаемый продуктами сгорания в этих условиях. В этот момент

Вт /моль = (101 325 Н/м ² )(23,63 л/моль)(1 м ³ /1000 л) = 2394 Н·м/моль = 2394 Дж/моль

и, применив соответствующие коэффициенты пересчета, работу можно преобразовать в единицы килокалорий.

Вт /моль = 0,572 ккал/моль

После того, как химическая реакция сбалансирована, можно рассчитать объем образовавшегося газа и работу расширения. После этого можно выполнить расчеты, необходимые для определения потенциала.

Для ТНТ:

C ₆ H ₂ (NO ₂ ) ₃ CH ₃ → 6CO + 2,5H ₂ + 1,5N ₂ + C

на 10 моль

Затем:

Q _мп = 6(26,43) – 16,5 = 142,08 ккал/моль

Примечание. Элементы в их естественном состоянии (H ₂ , O ₂ , N ₂ , C и т. д.) используются в качестве основы для таблиц теплоты образования, и им присваивается нулевое значение. См. таблицу 12-2.

Q _мв = 142,08 + 0,572(10) = 147,8 ккал/моль

Как говорилось ранее, Q _mv, преобразованная в эквивалентные рабочие единицы, представляет собой потенциал взрывчатого вещества. (МВт = молекулярная масса взрывчатого вещества)

Потенциал = Q _мв ккал/моль × 4185 Дж/ккал × 10 ³ г/кг × 1 моль/(моль·г)

Потенциал = Q _мВ (4,185 × 10 ⁶ ) Дж/(моль·кг)

Для ТНТ ,

Потенциал = 147,8 (4,185 × 10 ⁶ )/227.1 = 2.72 × 10 ⁶ Дж/кг

Вместо того, чтобы сводить такие большие цифры в таблицу, в области взрывчатых веществ тротил принимается в качестве стандартного взрывчатого вещества, а другим присваивается сила относительно тротила. Потенциал тротила, рассчитанный выше, составляет 2,72 × 10. ⁶ Дж/кг. Относительная сила (RS) может быть выражена как

RS = Взрывоопасность/(2,72 × 10 ⁶ )