3. Общие сведения о взрыве

Взрыв – внезапное изменение физического или химического состояния вещества, сопровождающееся крайне быстрым превращением (выделением) энергии.

Толковый словарь дает следующее определение взрыва: явление, сопровождающееся:

1. резким грохотом;

2. быстрой химической или ядерной реакцией с выделением тепла и стремительным расширением газов;

3. разрушающим действием за счет повышенного давления в области взрыва.

Быстрое выделение энергии, как правило, приводит к разогреву, движению и сжатию продуктов взрыва и окружающей среды, возникновению интенсивного скачка давления, разрушению и разбрасыванию. В окружающей среде образуется и распространяется особого рода возмущение – ударная волна. Полное количество выделившейся при взрыве энергии определяет масштаб явления, объемы и площади, охваченные разрушением. Концентрация энергии (энергии в единице объема) определяет интенсивность разрушений в очаге взрыва.

При взрыве исходная потенциальная энергия, как правило, вначале превращается в энергию нагретых сжатых газов, которая, в свою очередь, при расширении газов переходит в энергию движения, сжатия, разогрева среды. Часть энергии остается в виде внутренней (тепловой) энергии расширившихся газов [9 –11].

3.1. Взрыв и его разновидности

Основные виды исходной энергии взрыва:

1. химическая энергия;

2. атомная энергия (ядерная энергия) – удельная энергия (энергия на единицу веса) при ядерных взрывах в 10⁷–10⁸ раз выше удельной химической энергии;

3. электрическая энергия – взрыв может возникнуть при искровом разряде или быстром разряде через тонкую проволоку; молния является примером подобного рода взрыва в природе;

4. кинетическая энергия движущихся тел – при соударениях тел, движущихся с большими скоростями, может внезапно выделиться тепловая энергия, достаточная для превращения части вещества в нагретый сжатый газ, что приводит к взрыву. Подобного рода взрывы возникают при падении крупных метеоритов;

5. энергия сжатых газов – взрывы баллонов со сжатыми газами, паровых котлов – примерами являются вулканические взрывы;

6. внезапный переход потенциальной энергии упругих деформаций в энергию движения среды представляет собой своеобразный взрыв, протекающий без какого-либо участия сжатых газов. Большинство землетрясений являются взрывами такого типа.

Наиболее изученными и имеющими важнейшее практическое значение являются взрывы, связанные с внезапным выделением химической энергии, возникающие при весьма быстром химическом превращении с выделением теплоты и образованием нагретых сжатых газов.

Возникновение взрыва

В химических системах взрыв может возникнуть цепным или тепловым путем, от удара и трения, от взрыва другого заряда (в частности, от капсюля- детонатора). Сущность теплового взрыва вскрыта акад. Н.Н. Семеновым и заключается в том, что при определенных условиях в веществе нарушается тепловое равновесие: приход тепла реакции становится больше теплоотдачи. В результате в системе начинается лавинообразное нарастание скорости реакции и температуры вплоть до появления пламени и возникновения взрыва. Возникновение взрыва при ударе связано с появлением местных микроскопических разогревов, приводящих к развитию микроочагов горения. В химических системах взрыв обычно возникает в некоторой части системы и затем распространяется на всю систему. При поджигании взрывчатого вещества сначала возникает медленное горение взрывчатого вещества. На открытом воздухе процесс может полностью пройти в виде медленного горения, без развития местного повышения давления, без развития взрыва. Если же горение происходит в условиях замкнутого или полузамкнутого объема, то возникшее повышение давления может привести к существенному ускорению горения и развитию взрыва. Кроме повышения давления, являющегося основным фактором перехода горения во взрыв, существенным также является предварительный разогрев горящей системы. При сильном ударе по взрывчатому веществу одновременно возникают очаги разогрева и весьма высокое давление, что способствует возникновению взрыва. Если местное повышение давления станет большим, то образуется ударная волна, способная передавать разложение от слоя к слою, возникает детонация – явление распространения по взрывчатому веществу экзотермической химической реакции, возбуждаемой ударной волной. Скорость распространения детонационной волны (скорость детонации) составляет несколько тысяч метров в секунду.