2. Химическая природа, способность к взрывчатому превращению

2.1. Явление взрыва

Взрыв - процесс чрезвычайно быстрого физического или химического превращения систем, в результате которого потенциальная энергия системы переходит в механическую работу. Характерным признаком взрыва является образование ударной волны в среде, примыкающей к месту взрыва. Именно ударная волна (УВ) совершает работу разрушения или созидания. Причиной образования УВ является быстрое расширение газов или паров, которые содержались в системе до взрыва или возникли в ней в момент взрыва.

Взрывы делятся на физические и химические.

Предметом данного курса являются химические взрывы, т.е. взрывы, вызванные процессами химического превращения взрывчатых веществ (ВВ).

ВВ- относительно неустойчивые в термодинамическом отношении системы, способные под влиянием внешних воздействий к весьма быстрым экзотермическим превращениям. Образующиеся при этом газообразные продукты взрыва, благодаря чрезвычайно большой скорости химических реакций, в первый момент практически занимают объем исходного ВВ и находятся в сильно сжатом состоянии. Таким образом, в месте взрыва резко возрастает давление, т.е. формируется ударная волна.

Как правило, при взрыве в процессе химического превращения система переходит в более простые вещества.

2.2 Условия необходимые для взрывного течения реакции

1. Химическая реакция должна быть экзотермичной

Выделяющееся в процессе реакции тепло идет на поддержание самой реакции. Кроме того, чем больше теплота реакции, тем выше температура /T/ продуктов реакции, а, следовательно, и давление в УВ. Таким образом, теплота реакции является критерием работоспособности ВВ.

Энергетические источники взрывных реакций

Взрывные реакции это обычные химические реакции. По закону Гесса

Q_вп= -Q_обр.ВВ , (1.1)

где Q_вп - теплота взрывчатого превращения;

-сумма теплот образования продуктов взрыва;

Q_обр.ВВ -теплота образования ВВ.

Таким образом при взрыве существует два принципиально возможных источника тепловыделения: суммарная теплота образования продуктов взрыва и теплота образования исходного ВВ.

В зависимости от природы ВВ действуют либо оба источника энерговыделения, либо один из них.

Пример 1: Азид свинца, Q_{v обр}= -464.65 КДж/моль

Реакция взрывчатого превращения: Pb(N₃)₂ Pb + 3N₂

Q_{v вп} = 0 - (-464.65) = +464.65 КДж/моль,

таким образом теплота взрывчатого превращения количественно равна теплоте образования ВВ.

Подавляющее большинство ВВ это кислородосодержащие соединения общей формулы C_aH_bO_cN_d; продуктами взрыва таких взрывчатых систем (ВС) являются оксиды горючих элементов:

C_aH_bO_c N_d xCO₂ + yCO + zH₂O + hN₂

Все эти оксиды образуются с выделением значительного количества тепла.

Теплоты образования оксидов. Таблица 1.1

Оксид	CO2	CO	H2O пар
Qvобр КДж/моль	393.5	111.8	240.7

Для ВВ формулы C_aH_bO_c N_d характерный диапазон изменения теплот взрывчатого превращения:

Q_{v вп} = 4 - 7.5 ^МДж/_кг.

Температура взрыва T_вп меняется в диапазоне:

T_вп = 3000 - 5000 ⁰K .