Третье условие. Высокая скорость протекания реакции
Выделение тепла и образование газообразных продуктов являются необходимыми, но не достаточными условиями для протекания химических реакций в форме горения и взрыва. Например, если в результате протекания химической реакции будет выделяться мало тепла, то эта реакция будет протекать в форме медленного химического разложения, а горение не возникает.
Аналогичным образом, при протекании некоторых химических реакций, например, при сжигании угля в топке, выделяется тепло и образуются газы, а взрыва не происходит. Но если мы измельчим уголь в пыль, перемешаем его с воздухом и воспламеним эту пылевоздушную смесь, то горение этой смеси быстро перейдёт во взрыв. Если повысить плотность этой смеси и применить воздух или кислород в жидком виде, то получим ЭМ (ВВ) – оксиликвит! –одно из мощных ВВ (правда мало технологичное).
Отсюда следует, что третьим условием протекания химической реакции в форме горения и взрыва является достаточно высокая скорость превращения. При большой скорости реакции снижается ее продолжительность и, соответственно, уменьшаются теплопотери, повышается температура.
Четвертое условие. Самораспространение реакции
Самораспространение реакции взрывчатого превращения является четвертым условием, определяющим взрывчатость ЭМ (ВВ).
Реакция взрывчатого превращения (детонация) распространяется с постоянной, характерной для данного ЭМ (ВВ) и условий взрывания (диаметр заряда, плотность и др.) скоростью, т.е. имеет место самораспространяющийся процесс, не требующий дополнительной энергетической подпитки.
Говоря проще, если с использованием инициирующего воздействия в небольшой части заряда ЭМ (ВВ) возбуждается химическая реакция, то она распространяется по всему заряду. При отсутствии способности химического превращения к такому самораспространению или при утрате ее ЭМ (ВВ) не может быть использовано в практических целях т.е в режиме нормальной детонации нормальной детонации (НД).
Например:
- при наличии в ЭМ (ВВ) значительного количества инертных добавок (пламегасители в предохранительных ВВ);
- при диаметре заряда менее критического;
- при чрезмерном уплотнении порошкообразных аммонитов;
- при старении нитроэфирных ВВ (экссудация нитроэфиров).
На рис. 1.1. приведен результат оценки деформации свинцового столбика при испытаниях на бризантность (Проба Гесса).
Способность реакции взрывчатого превращения с самораспространению зависит не только от термохимических характеристик вещества (теплоты и скорости реакции), но определяется возможностью создания высокой концентрации энергии в слоях ЭМ (ВВ), соседних с первоначальным очагом реакции. Эта возможность зависит от других факторов, влияющих на развитие реакции и рассеивание энергии (давление, наличие и прочность оболочки, физико-механическая структура ЭМ (ВВ) и т.д.).
При самораспространении реакции значительную роль играет устойчивость молекул, точнее их реакционная способность, характеризуемая энергией активации (Е) – минимальной энергии, которую должна получить молекула, чтобы прореагировать (рассматривается позднее в разделе «Кинетическая теория газов»).
Необходимо заметить, что речь идет не об абсолютной величине энергии активации, а ее величины в соотношении с тепловой энергией реакции.