5.2 Үшқоспалы және көпқоспалы пироқұрамдар

Үш құрауышты құймалар қос қоспалар бір тотықтырғышы бар жүйелер ретінде қарастыруға болады.

Бірақ кейде екі жанғыш реакция бағытын күрт өзгертуі мүмкін.

Жану өнімінің ішінде BaO, Al₂O₃, Ba(AlO₂)₂, BaS, Al₂S₃, SО₂, N₂ т.б.

Жану өнімдерінің құрамы қоспа компоненттерінің қатынасына, қысымына, бастапқы температураға, тығыздыққа т.б. факторларға байланысты.

(Өзін­өзі тексеруге арналған сұрақтар:

1. Темір мен кремний оксидінен тұратын құрамның тұтану құрамын есептеңіз.

2. Цирконий мен калий нитратынан тұратын құрамның тұтану құрамын есептеңі.

3. Щеллак пен стронций нитратынан тұратын қызыл оттың құрамын есептеңіз.

4. Күкірт пен барий нитратынан тұратын жасыл оттың құрамын есептеңіз.

5. Аммоний мен калий хлоратынан тұратын ақ от фонтанының құрамын есептеңіз.

6. Калий хлоратынан, нафталиннен және ағаш көмірден тұратын қара түтіннің құрамын есептеңіз.Ағаш көмірдің мөлшері 10% аспауы қажет.

7. Барий нитратынан, магний мен идитол құрамынан тұратын ақ түтіннің құрамын есептеңіз. Идитолдың мөлшері 4% көп болмауы керек.

6. Жану жылуы және пироқұрамдардың температурасы

Термоқұрамдардың жану жылдамдығы екі жолмен анықталады. 1- Есептеу; 2 - эксперименталды – калориметриялық бомбада жағу.

6.1 Жану жылуын есептеу

Гесс заңы бойынша есептеулер жүргізеді: химиялық реакция нәтижесінде шыққан жылу жүйенің бастапқы және соңғы күйіне тәуелді, реакцияның жолына байланысты емес.

Егер жүйе бірінші күйден үшінші күйге өтсе (кей кездерде аралық өту арқылы), онда жылуаралық реакциялардың жылулық қосындысына тең:

Q _1.3 = Q _1.2 + Q _2.3

Q _1.3 - жүйенің бірінші күйден үшінші күйге ауысқанда бөлінетін, не жұтылатын жылу;

Q _1.2 ;Q _2.3 – жүйенің бір күйден екінші күйге, екінші күйден үшінші күйге ауысқандағы бөлінетін не жұтылатын жылу. Гесс заңы бойынша:

Q _2.3 = Q _1.3 + Q _1.2.

Q _2.3 – пиротехникалық құрамның жану жылулығы;

Q _1.3- жану өнімдерінің түзілу жылуы;

Q _1.2- құрамның бөлшектерінің түзілу жылулығы;

Пироқұрамдардың жануы ашық кеңістікте өтеді. Тұрақты қысымда - Q_p.

Пироқұрамдардың жылуын есептеуі тұрақты қысымда өтеді, ал жарылғыш заттардың жылуын тұрақты көлемде есептейді – Q_V.

Q_V = Q _p+ 0.57n,

n - түзілетін газдардың моль саны.

1 Мысал

Жану жылулығын есептеу:

3Ba (NO₃) + 10Al = 3BaO + 3N₂ + 5Al₂O₃

Жану өнімдерінің түзілу жылуыы (кДж)

5Al₂О₃ 8372

3BaO 1670

Q_1,3 10042

Құрамның түзілу жылуы (кДж)

3Ba(NО₃)₂ (Q_1,2 ) 2976

Жану реакциясының жылуы (кДж)

(Q_2,3 ) 10042 – 2976 =7066 кДж

Масса бойынша 3Ba (NO₃)₂ және Al

М=261,4х 3+27,0 х10= 1054

Құрамның жану жылулығы

q = 7066:1054 = 6,67 кДж/г

6.2 Жану жылуын эксперименталды анықтау

Түрлі физикалық, химиялық және биологиялық процестермен қатар жүретін жылу эффектісін (жылу мөлшері) өлшеу әдістерімен калориметрия айналысады. Калориметрия әдістерімен жылу сыйымдылық, химиялық реакциялардың жылу эффектісі, жылудың фазалық ауысуы, ерігіштік, сулану, адсорбция және т.б өлшенеді. Қазіргі заманғы калориметриядағы өлшенетін температура интервалы – 0,1-4000 К дейін, ал өлшенетін жылу аралығы Дж. Осы мәндерді өлшеу үшін негізгі құрал болып калориметр саналады, ол 2 түрге бөлінеді:

1. Ауыспалы температуралы калориметр, яғни жылу мөлшері температураның ауысуымен өлшенеді.

2. Тұрақты температуралы калориметрлер, яғни мұнда жылу мөлшері өзінің агрегаттық күйін өзгерткен зат мөлшерімен анықталынады. Калориметриялық жүйе әдетте берілген күймен бақыланып отыратын температурасы бар қабықпен (кейде бірнеше қабатпен) қоршалған. Изотермиялық қабықшасы бар калориметрде температура тұрақты қамтамасыз етіледі. Адиабаттық қабықшалы калориметрде соңғысының температурасы калориметрдің жұмыс денесіндегі температураға қарағанда төменірік қамтамасыз етілуі мүмкін. Көп жағдайларда бөлме температурасында жұмыс денесі ретінде сұйықтық қолданылады (әдетте су). Массивті калориметрде сұйықтық орнына жылу өткізгіштігі жақсы (әдетте мыстан, алюминийдан, күмістен) металдан жасалған блоктар қолданылады.

6.1 – Сурет. 1- калориметр 2 - электроқыздырғыш, 3 - кернеуді реттегіш, 4 - ауыспалы тоқ ваттметрі, 5 - отынның ұяшығы, 6 - отынды жандыратын құрылғы, 7- кернеуді реттегіші бар электромотор, 8 - термометрлер, 9 - шыны реометрі, 10 - бұралмалы реттегіш

Калориметриялық қондырғының жалпы көрінісі 6.1 – суретте көрсетілген. Калориметриялық қондырғы: калориметрден, бұралмалы қысқыш, байланыстырғыш шлангтан, сұйық отынды жандыруға арналған құралдан және жану өнімдерінің сорып алу шығынын реттеуге арналған шыны реометрден тұрады. Калориметр жиынтығына: қуаты 400-500 Вт электр жылытқыш, нихромды сымнан жасалған, шкаласы 0 ден 50^оС дейінгі В типті, 0,10 бөлік бағалы сынапты термометр. Калориметрдің төменгі қақпағында сұйық отынды құюға арналған ұяшық орнатылған. Электр жылытқыштың қуатын реттеу РНШ типті кернеулі реттегіш көмегімен жүзеге асырылады.