Взрыв

Взрыв - чрезвычайно быстрое превращение вещества, которое сопровождается мгновенным выделением большого энергии в небольшом объеме. Существенным признаком взрыва является резкое увеличение давления, которое вызывает у окружающей среде ударную волну.

1. Виды взрывов

Взрывы классифицируют по происхождению выделенной энергии на:

• химические
• физические
  • электромагнитные
  • кинетические
• ядерные

1.1. Химические взрывы

Имитация взрывов бомб ( бензин)

Химическим взрывом называют весьма быстрое ХИМИЧЕСКОЕ превращения вещества (системы веществ) самораспространяется и протекает с выделением большого количества теплоты и образованием газообразных продуктов. Из этого определения вытекают четыре основных условия, которым должна удовлетворять химическая реакция для того чтобы она могла протекать в форме взрыва, а именно:

• экзотермичность
• образование газов или пары
• большая скорость
• способность к самораспространению

К химическим взрывам относятся взрывы взрывчатых веществ, горючих газов, угольной или другой органической пыли.

Химический взрыв отличается от горения тем, что процесс выделения энергии идет с образованием сильного ударной волны. При взрыве сгорания взрывчатого вещества должно иметь детонационных характер, т.е. привлечение новых порций взрывчатого вещества в химической реакции происходит на фронте ударной волны (а не путем теплопроводности и диффузии как при медленном горении). С этого условия с необходимостью вытекает, что при химическом взрыве, который сопровождается окислительно-восстановительной реакцией (сгоранием), вещество, сгорающего и окислитель должны быть перемешаны, иначе скорость реакции будет ограничена скоростью процесса доставки окислителя, а этот процесс как правило имеет диффузный характер. Например, природный газ медленно горит в горелках домашних кухонных плит, поскольку кислород медленно попадает в область горения путем диффузии. Однако, если перемешать газ с воздухом, он взорвется от небольшой искры.

1.2. Физические взрывы

Извержение вулкана Св. Елены (Mount St. Helens)

При физических взрывах происходят только физические преобразования без изменения химического состава веществ (взрывы паровых котлов, баллонов со сжиженным газом, электрические взрывы). Физические взрывы обычно являются следствием фазового перехода вещества или сверхбыстрой дезинтеграции.

Наблюдать электромагнитный взрыв можно при пропускании через тонкую проволоку электрического разряда с конденсатора, что сопровождается мгновенным плавления металла. К электромагнитного взрыва можно отнести также взрыв поверхностного слоя вещества при нагревании лазером.

В природе физические взрывы наблюдаются при извержениях вулканов, которые фактически являются взрывом сосуды под внутренним давлением.

Отдельно можно выделить кинетические взрывы, является следствием столкновения тел, движущихся с большой скоростью, и (или) имеют большую массу. Яркий пример кинетических взрывов - столкновение метеоритов ( комет, астероидов и т.д.) с поверхностью планеты или другим небесным телом.

Энергия кинетического взрыва пропорциональна массе и квадрату скорости столкновения тел. Например, столкновение метеорита массой 1 кг с поверхностью Земли на скорости 60 км / с эквивалентно взрыву 400 кг тротила.

Найпотужний с кинетических взрывов, наблюдавшая человек, произошел в 1994 году, когда из Юпитером столкнулась комета Шумейкера-Леви. С 16 по 22 июля 1994 года на Юпитер упало 25 крупных обломков размером в несколько километров со скоростью около 60 км / с. Размер области влияния взрывов достигал тысяч километров; следы ударов были заметны несколько недель. Энергия взрывов - около ^{22 Октября} Дж или несколько миллионов Мегатон.

Энерговыделения Тунгусского метеорита оценивается в 10 Мт.

1.3. Ядерные взрывы

При ядерных взрывах происходят цепные реакции деления или синтеза ядер с образованием новых элементов.

Энергия ядерных взрывов - от килотонн до десятков мегатонн тротилового эквивалента.

Фактически сверхмощными ядерными взрывами являются взрывы сверхновых звезд.

• 

  Наземный ядерный взрыв

• 

  Подводный ядерный взрыв

• 

  Наземный ядерный взрыв

• 

  Взрыв сверхновой

2. Взрывобезопасность в производстве

Пожаро-взрывоопасность производств определяется агрегатным состоянием веществ и материалов и их показателями пожаро-взрывобезопасности.

Показатели пожаро-взрывобезопасности:

• группа спалимости,
• температура воспламенения,
• температура вспышки,
• температура самовоспламенения,
• нижняя и верхняя концентрационные пределы воспламенения,
• условия теплового самовоспламенения и др..

3. Использование взрывов

Традицйина область использования энергии взрыва - разработка месторождений полезных ископаемых, подземное строительство, военное дело. Взрывы используют при сносе сооружений, для модификации рельефа.

Развиваются также более сложные технологии, например сварка и обработка материалов взрывом. Такое сварки позволяет соединять материалы, которые свариваются другими способами, например титан и сталь.

Для тушения пожаров на нефтяных или газовых скважинах используется взрыв кольцевого заряда, охватывающего скважину.

В американской фирме "Дюпон" (Du Pont de Nemours) и в Институте физической физики РАН разработаны способы производства технических алмазов из графита с использованием взрывов.

См.. также

• Взрыв в горном
• Взрыв котла

Литература

• Баум Ф. А., Станюкович К. П. и Шехтер Б. И. Физика взрыва. - М., 1959
• Матвейчук В.В. Взрывное дело. Внимание, взрыв. - М.: Академический проект, 2005. - 512 с.
• Greiner N. Roy, Phillips D. S., Johnson J. D., Volk F. Diamonds in Detonation Soot / / Nature. 1988. Vol. 333. P. 440-442.
• Фортов В. Е., Гнедин Ю.Н., Иванов С. В и др. Столкновение кометы Шумейкеров-Леви-9 с Юпитером: Что мы Увидел / / Успехи физ. наук, 1996. - Т. 166, № 4. - С. 391-422.
• Малая горная энциклопедия. В 3-х т. / Под ред. С. Белецкого. - М.: "Донбасс", 2004. - ISBN 966-7804-14-3.