Вычисление теплоты взрывного превращения вв.
Реакция взрывного превращения тротила происходит по уравнению
На основании закона Гесса можно написать
Следовательно,
Теплота взрывного превращения равна разности между теплотой образования продуктов взрыва и теплотой образования самого взрывчатого вещества.
Теплоту взрыва можно вычислить исходя из уравнения реакции и используя справочные данные о теплоте образования соответствующих веществ. Некоторые данные представлены в табл. 3.1.
Таблица 3.1 Теплоты образования и взрывчатого превращения некоторых ВВ
-
Название ВВ
Формула ВВ
ΔНобр, кДж/моль
ΔНреакции, кДж/кг
Гексоген
(CH2NNO2)3
89,0
-5420
Нитрогликоль
C2H4(ONО2)2
-234,0
-
Нитроглицерин
C3H5(ONО2)3
-345,7
-6220
ТЭН
C(CH2ON)2)4
-514,1
-5650
Тротил
С6Н2(NO2)CH3
54,3
-4330
Пикриновая кислота
C6H2(NO2)3OH
-223,6
-4305
Гремучая pтуть
Hg(ONC)2
273,4
-1735
Азид свинца
Pb(N3)2
477,3
-1547
Аммонийная селитра
NH4NO3
-368,3
-1440
Дымный порох
75%KN03+15%C+10%S
-
-2780
Аммотол 80/20
80%NH4NO3++20%C6H2(NO2)3CH3
-
-4055
Пироксилиновый порох пушечный
-
-
-3198
Пироксилин с 13,3%N
-
-
-4347
Опытное определение теплоты взрыва.
Теплоту взрыва взрывчатых веществ, легко воспламеняющихся от накаленной проволоки и полностью сгорающих в инертной атмосфере, обычно определяют опытным путем в приборе, состоящем из калориметрической бомбы и калориметра. К таким веществам относятся, например, пороха.
Перед опытом в калориметрической бомбе откачивают воздух, возможно также заполнение бомбы инертным газом, например азотом. Для определения количества тепла, выделившегося при взрыве, бомбу помещают в калориметр с точно отмеренным количеством калориметрической жидкости (обычно вода). Применение жидкостных калориметров связано с созданием сложных и дорогостоящих установок внушительных размеров. Поэтому в ряде методик в качестве калориметра используют саму бомбу, причем температуру ее измеряют термометрами Бекмана, расположенным в разных точках, опыты проводят в стандартных бомбах Бертло-Малера, Долгова или Бихеля. Калориметрические бомбы обычно тарируют сжиганием в них навесок бензойной кислоты с точно определенной теплотой сгорания, при этом определяют так называемое тепловое значение калориметра, равное количеству тепла, поглощенного его массой при повышении температуры на 1°С. В бомбе Бертло-Малера для вторичных и метательных ВВ можно определить только теплоту горения или теплоту взрыва только инициирующих ВВ и черного пороха (взрываются от накаленной проволочки).
Экспериментальные методы определения теплоты взрыва предложены и для детонирующих ВВ, но они еще широко не применяются. Для ВВ, которые взрываются только от капсюля-детонатора, используется бомба больших размеров (бомбы, применяемые в английских лабораториях или бомбы Апина и Беляева). При определении «фугасной» теплоты навеску ВВ взрывают в тонкостенных оболочках из свинцовой фольги и стекла. При этом ПВ без существенного теплообмена с материалом оболочки свободно расширяются и отдают свое тепло калориметрической жидкости через стенки установки. При определении «детонационной» теплоты ВВ массой 10–40 г взрывают в толстостенной медной или латунной оболочке. В этом случае, благодаря интенсивному теплообмену ПВ с разрушаемым материалом оболочки, происходит быстрое охлаждение ПВ с «закалкой» ложного равновесия, то есть фиксацией их химического состава, близкого к начальному составу ПД в детонационной волне.
Применение оболочек из различных материалов (в том числе золота) и различной толщины является удобным методом физического моделирования взрывов с различной газодинамикой расширения ПВ при определении термохимических характеристик ВВ. Теплота взрыва каждого индивидуального ВВ не является его строгой константой, а варьируется в некоторых пределах и зависит от условий расширения ПВ, размеров заряда ВВ, а также его начальной плотности.
При оценке теплот взрыва, получаемых в калориметрических бомбах, тепловой эффект сильно зависит от условий, в которых происходит взрыв. Поэтому, полученные данные имеют лишь условное значение.