Взрыв

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

У этого термина существуют и другие значения, см. Взрыв (значения).

Демонстрационные наземные взрывы. Авиашоу на базе Мирамар, Сан-Диего, США

Взрыв — физический или химический быстропротекающий процесс с выделением значительной энергии в небольшом объёме,(по сравнению с количеством выделяющейся энергии), приводящий к ударным, вибрационным и тепловым воздействиям на окружающую среду и высокоскоростному расширению газов. При химическом взрыве, кроме газов, могут образовываться и твёрдые высокодисперсные частицы, взвесь которых называют продуктами взрыва. Взрывы классифицируют по происхождению выделившейся энергии на:

химические,
физические

взрывы ёмкостей под давлением (баллоны, паровые котлы)
- Взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости (BLEVE)
взрывы при сбросе давления в перегретых жидкостях
взрывы при смешении двух жидкостей, температура одной из которых намного превышает температуру кипения другой
кинетические (падение метеоритов)
ядерные
электрические (например при грозе).

[править] Химические взрывы

Единого мнения о том, какие именно химические процессы следует считать взрывом, не существует. Это связано с тем, что высокоскоростные процессы могут протекать в виде детонации или дефлаграции (горения). Детонация отличается от горения тем, что химические реакции и процесс выделения энергии идут с образованием ударной волны, и вовлечение новых порций взрывчатого вещества в химическую реакцию происходит на фронте ударной волны, а не путём теплопроводности и диффузии, как при горении. Как правило, скорость детонации выше скорости горения, однако это не является абсолютным правилом. Различие механизмов передачи энергии и вещества влияют на скорость протекания процессов и на результаты их действия на окружающую среду, однако на практике наблюдаются самые различные сочетания этих процессов и переходы детонации в горение и обратно. В связи с этим обычно к химическим взрывам относят различные быстропротекающие процессы без уточнения их характера.

Существует более жёсткий подход к определению химического взрыва как исключительно детонационному. Из этого условия с необходимостью следует, что при химическом взрыве, сопровождаемом окислительно-восстановительной реакцией (сгоранием), сгорающее вещество и окислитель должны быть перемешаны, иначе скорость реакции будет ограничена скоростью процесса доставки окислителя, а этот процесс, как правило, имеет диффузионный характер. Например, природный газ медленно горит в горелках домашних кухонных плит, поскольку кислород медленно попадает в область горения путём диффузии. Однако, если перемешать газ с воздухом, он взорвётся от небольшой искры - объёмный взрыв.

Индивидуальные взрывчатые вещества как правило, содержат кислород в составе своих собственных молекул, притом, их молекулы, по сути метастабильные образования. При сообщении такой молекуле достаточной энергии (энергии активации) она самопроизвольно диссоциирует на составляющие атомы, из которых образуются продукты взрыва, с выделением энергии, превышающей энергию активации. Подобными свойствами обладают молекулы нитроглицерина, тринитротолуола и др. Нитраты целлюлозы (бездымный порох), чёрный порох, который состоит из механической смеси горючего вещества (древесный уголь) и окислителя (различные селитры), в обычных условиях не склонны к детонации, но их по традиции относят к взрывчатым веществам. См. порох.

[править] Оценка энергии взрыва

При оценке энергии мощного взрыва можно использовать то, что давление это, в сущности, объёмная плотность энергии. Поэтому, зная перепад давлений в ударной волне, необходимый для производства данных разрушений, и объём области разрушений, можно посчитать энергию взрыва, как произведение перепада давления на объём. Например, оценка энергии взрыва тунгусского метеорита легко получается из площади вывала леса. Действительно, из того, что ураганный ветер (50 м/с) легко валит деревья, получаем оценку перепада давления, потребного на повал дерева ρ v²/2~1 кг/м³ 2500 м² /с²/2~ 1 кПа Площадь вывала леса 2000 км² .Поскольку поперечные размеры области вываленного леса заметно больше толщины тропосферы (10 км) и взрывная волна, скорее всего, будет отражаться назад от области низкой плотности. Получаем оценку объёма, затронутого взрывом ~20000 км³=2 10¹³м³. Полная энергия, т.о. 2 10¹⁹Дж, переводя в тонны тротилового эквивалента получаем ~5 10¹⁰ т.т.э=50 мегатонн тротилового эквивалента.