3.4. Чувствительность вв

3.4.1. Чувствительность вв к тепловому импульсу

Подобно невзрывчатым химическим системам ВВ способны претерпевать медленное разложение, которое протекает во всей массе вещества, а не на узком фронте реакции. Для обычных ВВ скорость такого разложения при нормальной температуре неуловимо мала, но с повышением температуры быстро растет. Большинство ВВ при повышенной температуре (ниже температуры вспышки) претерпевают медленный распад, скорость которого подчиняется закону молекулярной реакции:

, (3.11)

где v – скорость химической реакции; x – количество вещества, разложившегося к данному моменту времени t; k – константа скорости реакции, показывающая, какая часть вещества реагирует в единицу времени; а – начальная концентрация вещества.

Коэффициент k зависит от температуры и энергии Е активации:

,

где k_m – константа уравнения Аррениуса.

Исследования термического распада ВВ приводят к заключению о необычайно большой роли в этих процессах продуктов распада, действующих автокаталитически и резко ускоряющих распад ВВ. Ускорение реакции ее продуктами распада называют автокатализом. Катализаторами в данном случае выступают промежуточные реакции, оксиды азота, регенерирующие в процессе протекания реакции. Роль положительных катализаторов реакции могут выполнять некоторые примеси к ВВ, например следы свободных кислот, мелких частиц металлов, в некоторых случаях следы влаги.

При побочных процессах скорость распада уже не подчиняется закону молекулярной реакции и значительно выше, чем рассчитанные по формуле (3.11) значениями. Поэтому в это уравнение необходимо вводить еще один член, характеризующий влияние катализаторов. Тогда

,

где и – порядок реакции, идущей с участием катализатора.

Характер изменения скорости реакции в зависимости от продолжительности процесса представлен на рис.3.6, где кривая 1 представляет чисто молекулярную реакцию, а кривая 2 – процесс при наличии автокатализатора, кривые 3-7 показывают, что скорость реакции увеличивается с ростом температуры. Особый характер кривых 4-6 сравнительно с кривыми 2 и 3 объясняется тем, что в некоторый момент времени скорость разложения и соответственно выделения

Рис.3.6

выделения теплоты реакции достигают значений, при которых теплоприход превышает теплорасход и изотермичность процесса нарушается. Если к этому моменту осталось достаточное количество исходного вещества, то температура его начинает повышаться, что приводит к дальнейшему ускорению реакции, заканчивающейся вспышкой. При дальнейшем повышении температуры промежутки времени , называемыми периодами задержки взрыва, будут уменьшаться. Можно представить себе такую температуру Т₇, при которой начальная скорость процесса равна критическому значению, т.е. нарушение изотермичности и соответственно возникновение вспышки произойдет при неизменно малом значении периода задержки. То же должно иметь место при любой температуре большей, чем Т₇.

Минимальная температура, при которой изотермичность нарушается, т.е. теплоприход становится больше теплоотвода и химическая реакция вследствие вызванного этим резкого ускорения принимает характер взрывчатого прерывания, называется температурой вспышки.

Для ВВ связь между периодом задержки (периодом индукции) и температурой вспышки выражается зависимостью

, (3.12)

где  – период задержки; с – постоянная, зависящая от состава ВВ; Е – энергия активации, Дж/моль; T – температура вспышки.

Рис.3.7

Уравнение (3.12) можно представить в виде ln  = ln e + E/RT, что указывает на существование линейной зависимости между ln  и 1/Т (рис.3.7).

Температура вспышки ВВ Т_всп (табл.3.4) не является строго постоянной величиной, но существенно зависит от условий опыта (количества используемого ВВ, степени его измельчения и т.д.). поэтому для получения корректных результатов испытания необходимо проводить в строго определенных стандартных условиях. Обычно Т_всп определяют в спц Таблица 3.4

Взрывчатое вещество	Температура вспышки, С	Взрывчатое вещество	Температура вспышки, С
Гремучая ртуть	175-180	Пикриновая кислота	290-300
Азид свинца	340	Аммониты	220-240
Нитроглицерин	200	Дымный порох	290-310
ТНРС	275	Тетрил	195-200
Пироксилин	195	Тротил	295-300
ТЭН	215	Бездымный порох	180-200
Гексоген	230	Нитрогликоль	215

специальных приборах при нагревании навески ВВ в бане, наполненной сплавом Вуда. С увеличением массы ВВ температура вспышки снижается, с увеличением скорости нагрева навески ВВ возрастает.