Теплота взрыва

Количество тепла, которое выделяется при взрыве 1кг ВВ, называется теплотой взрыва.

Поскольку детонация ВВ протекает с очень большой скоростью, то допускается, что взрывчатое превращение завершается раньше, чем начнется расширение продуктов взрыва. Это значит, что взрыв протекает в постоянном объеме. Для этого случая вычисляют тепловой эффект при постоянном объеме.

Теплота взрыва при постоянном объеме обозначается Q_v. При этом считают, что образовавшаяся при взрыве вода находится в состоянии пара. Но индекс [Q_v(п)] «п» обычно не ставится. Теплота взрыва выражается в кДж/кг или кДж/моль. Теплота взрыва штатных ВВ изменяется в пределах от 1465 до 6285 кДж/кг.

Для сравнительной оценки различных ВВ по энергетике часто используется величина теплоты взрыва при воде жидкой Q_v(ж).

По абсолютной величине теплота взрыва при воде жидкой имеет большее значение, так как при конденсации паров воды выделяется дополнительное количество тепла 44, 3 кДж/моль. Соотношение между Q_v(ж) и Q_v запишется в следующем виде:

b * 10³

Q_v(ж) = Q_v + 44, 3n H₂O = Q_v + 2M * 44, 3.

Величина Q_v(ж) определяется опытным путем, Qv может быть рассчитана на основе опытных данных по уже приведенному соотношению

b * 10³

Q_v = Q_v(ж) - 44, 3* 2M

Расчет величины теплоты взрыва можно сделать теоретически на основе использования закона Гесса, согласно которому тепловой эффект реакции определяется лишь конечным и начальным состояниями системы и не зависит от пути реакции (процесса).

Для расчета теплоты взрыва необходимо знать:

-уравнение взрывчатого превращения ВВ;

-теплоту образования ВВ;

-теплоту образования продуктов взрыва.

Обычно пользуются схемой.

Из схемы следует, что Q_v = Q_{oбp пв} - Q_{oбp BB}, т. е. теплота взрыва равна разности между теплотой образования продуктов взрыва и теплотой образования ВВ.

Теплотой образования химического соединения называется количество тепла, которое выделяется или поглощается при образовании его из простых веществ. Теплота образования различных веществ приводится в справочной литературе. Для некоторых веществ величины теплоты образования приведены в табл. 11.

Таблица 11

Пример. Определить теплоту взрыва тротила.

1. Записываем уравнение взрывчатого превращения

C₇H₅O₆N₃ → 3, 5CO + 2, 5H₂O + 3, 5C + l, 5N₂.

2. Определяем теплоту образования продуктов взрыва

Q_{oбp пв} = 3, 5 * 119, 9 + 2, 5 * 240, 9 + 3, 5 * 0 = 993, 9 кДж/моль

3. Теплота образования ВВ

Q_{oбp BB} = Q_{oбp ТНТ} = 42, 3 кДж/моль.

4. Теплота взрыва

Q'_v = Q_{oбp пв} - Q_{oбp BB} = 993, 9 - 42, 3 = 951, 6 кДж/моль.

В пересчете на 1кг ВВ

Q_v = Q'_v * 1000 = 951, 6 *1000 = 4192 кДж/кг.

М 227

Более точные расчеты дают значение величины теплоты взрыва тротила 4232 кДж/кг, т. е. примерно на 1% больше.

Опытное определение теплоты взрыва производится в калориметрической бомбе, представляющей собой прочный стальной цилиндр с крышкой.

Испытуемое ВВ в качестве 10…50г помещается в бомбу. Бомба продувается азотом и устанавливается в водяной калориметр. После этого производится подрыв заряда ВВ электрическим способом и передача тепла калориметру.

Общее количество выделившегося тепла определяется по формуле

q_v = A (T_к – Т_н).

где А — теплоемкость калориметра;

T_к и Т_н — конечная и начальная температура воды;

m — масса ВВ.

Теплота взрыва рассчитывается как

Q_v = q_v * 1000/m.

Теплота взрыва является важнейшей характеристикой ВВ. Она определяет работоспособность и мощность ВВ. Чем больше теплота взрыва, тем больше работоспособность, мощность и разрушительное действие ВВ. Теплота взрыва зависит, прежде всего, от природы и состава ВВ, а также от условий взрыва (в основном от плотности заряда ВВ) (табл. 12).

Таблица 12