ВЗРЫВ


Алф. указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


ВЗРЫВ, выделение большого кол-ва энергии в ограниченном объеме в-ва за короткий промежуток времени. Различаются взрывы двух типов. К первому типу относят взрывы, обусловленные высвобождением хим. или ядерной энергии в-ва, напр. взрывы хим. взрывчатых веществ, смесей газов, пыли и (или) паров, а также ядерные и термоядерные взрывы. При взрывах второго типа выделяется энергия, полученная в-вом от внеш. источника. Примеры подобных взрывов - мощный электрич. разряд в среде (в природе - молния во время грозы); испарение металлич. проводника под действием тока большой силы; взрыв при воздействии на в-во нек-рых излучений большой плотности энергии, напр. сфокусированного лазерного излучения; внезапное разрушение оболочки со сжатым газом.

Взрыы первого типа могут осуществляться цепным или тепловым путем. Цепной взрыв происходит в условиях, когда в системе возникают в больших концентрациях активные частицы (атомы и радикалы в хим. системах, нейтроны -в ядерных), способные вызвать разветвленную цепь превращений неактивных молекул или ядер (см. Цепные реакции). В действительности не все активные частицы вызывают р-цию, часть их выходит за пределы объема в-ва. Т.к. число уходящих из объема активных частиц пропорционально пов-сти, для цепного взрыва существует т. наз. критич. масса, при к-рой число вновь образующихся активных частиц еще превышает число уходящих. Возникновению цепного взрыва способствует сжатие в-ва, т.к. при этом уменьшается пов-сть. Обычно цепной взрыв газовых смесей реализуют быстрым увеличением критич. массы при увеличении объема сосуда или повышением давления смеси, а взрыв ядерных материалов - быстрым соединением неск. масс, каждая из к-рых меньше критической, в одну массу, большую критической.

Тепловой взрыв возникает в условиях, когда выделение тепла в результате хим. р-ции в заданном объеме в-ва превышает кол-во тепла, отводимого через внеш. пов-сть, ограничивающую этот объем, в окружающую среду посредством теплопроводности. Это приводит к саморазогреву в-ва вплоть до его самовоспламенения и взрыва (см. Воспламенение, Горение).

При взрывах любого типа происходит резкое возрастание давления в-ва, окружающая очаг взрыва среда испытывает сильное сжатие и приходит в движение, к-рое передается от слоя к слою, - возникает взрывная волна. Скачкообразное изменение состояния в-ва (давления, плотности, скорости движения) на фронте взрывной волны, распространяющееся со скоростью, превышающей скорость звука в среде, представляет собой ударную волну. Законы сохранения массы и импульса связывают скорость фронта волны, скорость движения в-ва за фронтом, сжимаемость и давление в-ва. Поэтому, чтобы определить все мех. параметры взрывной волны, достаточно измерить экспериментально какие-либо два из них (обычно скорости фронта и движения в-ва за фронтом). Для взрывных волн с давлением на фронте, не превышающем неск. ГПа, существуют методы прямого определения давления и сжимаемости. Разработаны также методы определения немех. параметров волны - т-ры, электрич. проводимости в-ва за фронтом и т.п.

Разрушительное воздействие взрывов на окружающие объекты обусловлено взрывной волной. Давление в-ва на фронте волны по мере ее удаления от места взрыва падает; расстояние, на к-ром взрывные волны оказывают одинаковое воздействие, увеличивается пропорционально кубич. корню из кол-ва энергии, выделяющейся при взрыве.

Взрывы используют в стр-ве, горном деле, металлообработке. В научных исследованиях взрывы применяют для изучения св-в в-в в широкой области параметров состояния - от разреженных газов до жидкостей и твердых тел. При этом достигают таких параметров, к-рые недоступны при др. методах воздействия, напр. давления порядка тысяч ГПа. Вследствие огромных скоростей нагружения при этом может возникать неравновесное состояние в-ва с образованием возбужденных состояний молекул. Особенно значительные эффекты наблюдаются в зоне ударного скачка, ширина к-рой ~ 10 нм, поскольку время воздействия на в-во ударного скачка составляет 10-12-10-13 с, что соответствует временам внутримолекулярных колебаний. Под действием ударного скачка сначала резко увеличивается энергия поступат. движения молекул, к-рая затем распределяется по внутренним степеням свободы. В результате происходит разрыв хим. связей, соответствующих максимальным частотам колебаний, и оказываются возможными взаимодействия, к-рые другими способами реализовать трудно или вовсе невозможно. В частности, происходят хим. р-ции с образованием продуктов, специфичных только для этого типа воздействия на в-во. Так, нек-рые аром. соед. в сравнительно слабых ударных волнах, когда давление не превышает 1,5 ГПа, а т-ра 200°С, претерпевают частичное разложение с разрушением бензольного кольца, тогда как в статич. условиях бензольное кольцо сохраняется при таких же давлениях и гораздо более высоких т-рах.

Под воздействием ударных волн, образующихся при взрыве, наблюдается полимеризация с большими скоростями, за времена порядка 10-6 с, причем в отсутствие катализаторов. Активные частицы, ведущие процесс, образуются в результате деструкции части молекул мономера в зоне ударного скачка. Так, при обычной полимеризации триоксана мол. масса образующегося полимера не превышает 150 тыс., тогда как при взрыве получают полимеры с мол. массой до 1,3 млн. Твердые хрупкие материалы дробятся под действием ударных волн до частиц размером в несколько мкм с большим числом кристаллич. дефектов и, следовательно, более высокой реакционной способностью и спекаемостью (при дроблении в мельницах число дефектов в частицах, как правило, уменьшается). Пром. значение приобрело использование взрывов для синтеза сверхтвердых материалов (напр., алмазов, NiB), создания новых композиционных материалов, получаемых свариванием металлов, прессованием и др., обработки традиционных материалов (напр., сталей) с целью существенного улучшения их эксплуатационных св-в (твердости, износостойкости).


===
Исп. литература для статьи «ВЗРЫВ»: Семенов Н. Н., О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности, 2 изд., М., 1958; Доку чаев М. М., Родионов В. Н., Ромашов А. Н., Взрыв на выброс, М., 1963; Действие излучения большой мощности на металлы, М., 1970; Физика взрыва, 2 изд., М., 1975; Куди-нов В. М., К о роте ев А. Я., Сварка взрывом в металлургии, М., 1978; Дерибас А. А., Физика упрочнения и сварки взрывом, 2 изд., Новосиб., 1980. А. Н. Дремин.

Страница «ВЗРЫВ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.


Алф. указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я