3. Расчет термодинамических характеристик вв

3.1. Расчет теплового эффекта реакции взрывчатого превращения вв

3.1.1 Общие сведения

Одной из основных термодинамических характеристик ВВ является теплота взрыва - теплота взрывчатого превращения ВВ (его компонент) в процессе детонации, определяющая как взрывчатые, так и детонационные характеристики ВВ.

В термодинамике ВВ различают следующие тепловые эффекты:

• теплота образования – тепловой эффект (экзотермический или эндотермический) при образовании одного моля химического соединения из свободных элементов при стандартных условиях (25С и 1 атм. = 760 мм рт. ст.);

• теплота сгорания – количество тепла, выделяемое при сгорании вещества в атмосфере кислорода;

• теплота взрыва – количество тепла выделяющегося при взрыве одного моля ВВ или 1 кг ВВ, что чаще используется для практического сравнения энергии взрыва различных ВВ.

Основной сложностью расчета теплоты взрыва является определение истинного состава продуктов взрыва, который значительно изменяется от некоторого начального в самой детонационной волне до конечного состава ПВ после завершения процесса их расширения.

Это очевидно для смесевых многокомпонентных ВВ, у которых продукты детонации взрывчатых компонентов в газовой фазе вступают во взаимодействие между собой и также с продуктами газификации (сублимации) невзрывчатых компонент. Вторичные реакции, т.н. обратимые (равновесные), характерны и для индивидуальных ВВ типа химических соединений.

Равновесное состояние этих реакций определяется параметрами состояния ПВ – их температурой и давлением. При этом каждому текущему, т.н. "замороженному", состоянию ПВ соответствует их определенный состав. Эти отличия состава ПВ зависят от химического состава ВВ и его компонентов, кислородного баланса ВВ. Бóльшие различия в составе начальных и конечных ПВ характерны для ВВ с недостатком в их составе кислорода для полного окисления горючих элементов (водорода, углерода, металлов) до высших окислов (ВВ с отрицательным кислородным балансом  0). Для ВВ с положительным кислородным балансом  0 эти отличия состава ПВ существенно меньше.

При расчете теплоты взрыва необходимо определиться с некоторым конечным состоянием ПВ. Обычно рассматриваются два возможных значения , отвечающих следующим состояниям ПВ:

• в начальный момент взрыва, т.е. в самой детонационной волне после завершения реакций взрывчатого превращения ВВ (точка Чепмена-Жуге);

• при расширении ПВ до момента уравнивания их давления с давлением окружающей среды (воздушной, водной, горные породы).

Соответствующие этим состояниям ПВ теплоты условно называются "детонационная" и "фугасная" (Апин А.Я., Лебедев Ю.А.). Вместе с тем значения этих теплот не являются некоторыми константами, характеризующими энергетику ВВ – детонационная теплота зависит от давления в детонационной волне, а фугасная - от условий протекания процесса расширения ПВ, т.е. от давления внешней среды.

Поэтому в термодинамике ВВ в качестве критерия теплового эффекта взрыва ВВ рассматривается теплота взрыва , соответствующая максимально возможному тепловому эффекту, который достигается при образовании высших окислов горючих элементов в составе ВВ: углерода (C), водорода (H), металлов (Al). является величиной постоянной, зависящей только от химического состава ВВ.