Энергия и мощность взрыва

Применение ВВ в военном деле и промышленности основано на их использовании в качестве своеобразного источника энергии.

Энергия, выделяющаяся при взрыве, содержится во взрывчатом веществе в скрытой форме.

Превращение одного вещества в другое происходит в результате изменения строения молекул. Атомы, входящие в состав молекул, при химических процессах перестраиваются, соединяются по-новому. В результате появляются новые молекулы и вещество изменяется. Перестройка молекул сопровождается выделением или поглощением энергии.

ВВ способно при соответствующих условиях выделять значительную энергию за счет того, что его молекулы превращаются в молекулы газов. Благодаря выделившейся энергии образовавшиеся газообразные продукты оказываются нагретыми до очень высокой температуры и начинают быстро расширяться. Расширяющиеся газы могут производить механическую работу по перемещению или разрушению окружающих предметов.

Скрытой энергией обладают не только ВВ. Ею обладают дрова, уголь, бензин и другие горючие вещества. Эта энергия может также выделяться при определенных условиях, например при горении.

Почему же для целей разрушения и метания на протяжении многих веков применяются ВВ и до настоящего времени им не могут найти замену? Казалось бы, можно предположить, что исключительной причиной их применения для этих целей является огромный запас потенциальной энергии. Такое предположение является ошибочным.

Известно, что в 1 кг бензина энергии содержится в 10 раз больше, чем в 1 кг тротила, и в 12 раз больше, чем в пироксилиновом порохе.

Правда, при таком сравнении допускается некоторая неточность.

Вспомним, в каких условиях горит пороховой заряд или взрывается разрывной заряд снаряда. Они мгновенно превращаются в газы в изолированных от внешнего воздуха пространствах зарядной каморы ствола орудия или снаряда.

Бензин или любое другое топливо не может гореть в замкнутом объеме без достаточного количества воздуха или свободного кислорода. Для сгорания 1 кг бензина требуется столько кислорода, сколько его содержится в 15,5 кг воздуха. Поэтому правильнее теплоту горения топлива рассчитывать на 1 кг его смеси с необходимым для горения количеством кислорода. При таком расчете разница в величинах теплоты горения бензина и теплоты взрыва ВВ стала меньше, однако и в этом случае количество выделяющейся энергии у бензина больше: пироксилиновый порох - 700 ккал/кг, тротил - 1 000 ккал/кг, смесь 1 кг бензина с кислородом - 2 300 ккал/кг.

Следовательно, величина энергии, заключенная во взрывчатых веществах и порохах, не является основной причиной их применения для разрушительных и метательных целей.

Основная причина заключается не в величине энергии, хотя это тоже имеет значение, а в очень быстром ее выделении. Если сгорание 1 кг бензина в двигателе автомобиля происходит за 5 - 6 минут, то 1 кг пороха сгорает в каморе артиллерийского орудия за несколько тысячных долей секунды, а взрыв 1 кг тротила длится всего лишь 1 - 2 стотысячные доли секунды. Энергия при взрыве выделяется в десятки миллионов раз быстрее, чем при сгорании топлива. Этим объясняется колоссальная мощность взрыва. Путем весьма несложных расчетов можно подсчитать мощность взрыва разрывного заряда 100-мм осколочно-фугасного снаряда. Результат получится весьма внушительный — около 20 млн л. с.

Большая мощность характерна для ВВ и в случае их применения для метательных целей. Мощность порохового заряда артиллерийского выстрела крупного калибра составляет 15 млн л.с.

Возможности использования энергии взрыва и горения ВВ в настоящее время еще далеко не исчерпаны. Одной из задач современной науки, занимающейся изучением ВВ и их взрывного превращения, является овладение в полной мере умением управлять процессами выделения их энергии в целях получения наибольшего разрушительного или метательного эффекта.

1.2.