Експлозия- бързо физическо или физико -химичен процес, преминаващи със значително освобождаване на енергия в малък обем за кратък период от време и водещи до ударни, вибрационни и топлинни ефекти върху околната среда поради високоскоростното разширяване на продуктите на експлозията.

Експлозия на дефлаграция- освобождаване на енергия в обема на облак от горими газообразни смеси и аерозоли по време на разпространението на екзотермична химична реакция с дозвукова скорост.

Взрив от детонация- експлозия, при която запалването на следващите слоеве експлозив става в резултат на компресия и нагряване от ударна вълна, характеризиращо се с това, че ударната вълна и зоната на химическата реакция се следват неразделно с постоянна свръхзвукова скорост.

Химическият взрив на некондензирани вещества се различава от изгарянето по това, че горенето възниква, когато по време на самото горене се образува горима смес. : 36

Продуктите на експлозия обикновено са газове с високо налягане и температура, които при разширяване са способни да извършват механична работа и да причиняват разрушаване на други обекти. В допълнение към газовете, продуктите на експлозията могат да съдържат и силно диспергирани твърди частици. Разрушителният ефект на експлозия се причинява от високо налягане и образуване на ударна вълна. Експлозивните ефекти могат да бъдат усилени чрез кумулативни ефекти.

Колегиален YouTube

• 1 / 5

  Следните видове експлозии се отличават с произхода на освободената енергия:

  • Химически експлозии експлозиви- поради енергия химически връзкиизходни материали.
  • Експлозии на контейнери под налягане (газови бутилки, парни котли, тръбопроводи) - поради енергията на сгъстен газ или прегрята течност. Те включват по -специално:
    • Експлозия на разширяващи се пари от вряща течност (BLEVE).
    • Експлозии при освобождаване на налягане в прегряти течности.
    • Експлозии при смесване на две течности, чиято температура на едната е много по -висока от точката на кипене на другата.
  • Ядрени експлозии - поради енергията, отделена при ядрени реакции.
  • Електрически експлозии (например по време на гръмотевична буря).
  • Вулканични експлозии.
  • Експлозии при сблъсък на космически тела, например при падане на метеорити на повърхността на планетата.
  • Експлозии, причинени от гравитационен колапс (експлозии на свръхнови и др.).

  Химически експлозии

  Единодушно мнение за което химични процеситрябва да се счита за експлозия, не съществува. Това се дължи на факта, че високоскоростните процеси могат да протичат под формата на детонация или дефлаграция (бавно горене). Детонацията се различава от изгарянето по това, че химичните реакции и процесът на освобождаване на енергия протичат с образуването на ударна вълна в реагиращото вещество, а включването на нови части от експлозив в химическа реакция става в предната част на ударната вълна, и не чрез топлопроводимост и дифузия, както при бавно горене. Разликата в механизмите на пренос на енергия и вещество влияе върху скоростта на процесите и резултатите от тяхното действие върху околната среда, но на практика се наблюдават разнообразни комбинации от тези процеси и преходи на горенето към детонация и обратно. В тази връзка различни бързи процеси обикновено се отнасят до химически експлозии, без да се уточнява тяхната същност.

  Съществува по -строг подход за определяне на химическата експлозия като изключително детонация. От това условие задължително следва, че при химическа експлозия, придружена от окислително -възстановителна реакция (горене), горещото вещество и окислителят трябва да се смесят, в противен случай скоростта на реакцията ще бъде ограничена от скоростта на процеса на доставяне на окислител, а това процесът, като правило, има дифузионен характер. Например, природният газ изгаря бавно в горелките за домашна печка, тъй като кислородът бавно навлиза в зоната на горене чрез дифузия. Ако обаче смесите газ с въздух, той ще експлодира от малка искра - обемна експлозия. Има много малко примери за химически експлозии, които не причиняват окисляване / редукция, например реакцията на фино диспергиран фосфорен (V) оксид с вода, но може да се разглежда и като експлозия с пара.

  Отделните експлозиви обикновено съдържат кислород в собствените си молекули. Това са метастабилни вещества, които могат да се съхраняват повече или по -малко дълго време при нормални условия. Въпреки това, когато се започне експлозия, към веществото се прехвърля достатъчно енергия за спонтанно разпространение на горивна или детонационна вълна, която улавя цялата маса на веществото. Нитроглицерин, тринитротолуен и други вещества имат подобни свойства.

  Какво е експлозия? Това е процес на мигновена трансформация на състоянието, при което се отделя значително количество топлинна енергия и газове, образувайки ударна вълна.

  Експлозивите са съединения, които имат способността да претърпят промени във физическото и химичното състояние в резултат на външни влияния с образуването на експлозия.

  Класификация на експлозията

  1. Физически - енергията на експлозията е потенциалната енергия на сгъстен газ или пара. В зависимост от големината на вътрешното енергийно налягане се получава експлозия с различна мощност. Механичният ефект на експлозията се дължи на действието на ударната вълна. Фрагменти от черупката причиняват допълнителен увреждащ ефект.

  2. Химически - в този случай експлозията се причинява от почти мигновено химическо взаимодействие на веществата, съставляващи състава, с отделянето на голямо количество топлина, както и газове и пара с висока степенкомпресия. Тези експлозии са характерни, например, за барут. Веществата, възникнали в резултат на химична реакция, при нагряване придобиват голямо налягане. Експлозията на пиротехниката също принадлежи към този тип.

  

  3. Атомните експлозии са светкавични реакции на ядрено делене или синтез, характеризиращи се с огромната мощност на освободената енергия, включително топлина. Колосалната температура в епицентъра на експлозията води до образуването на зона с много високо налягане. Разширяването на газа води до появата на ударна вълна, която е причина за механични повреди.

  

  Концепцията и класификацията на експлозиите дава възможност да се действа правилно при извънредна ситуация.

  Тип действие

  Отличителни черти

  Експлозиите се различават в зависимост от химична реакция:

  1. Разлагането е типично за газообразна среда.
  2. Редокс процесите предполагат наличието на редуктор, с който кислородът във въздуха ще реагира.
  3. Реакция на смеси.

  Обемните експлозии включват експлозии на прах, както и експлозии на облаци пара.

  Експлозии от прах

  Те са характерни за затворени прашни конструкции като мини. Опасна концентрация на експлозивен прах се появява при извършване на механични работи с насипни материали, които дават голямо количество прах. Работата с взривни вещества предполага пълно познаване на това какво е експлозия.

  

  За всеки вид прах има т. Нар. Максимално допустима концентрация, над която съществува опасност от спонтанен взрив и това количество прах се измерва в грамове на кубичен метър въздух. Изчислените стойности на концентрация не са постоянни стойности и трябва да бъдат коригирани в зависимост от влажността, температурата и други условия на околната среда.

  Особено опасно е наличието на метан. В този случай има повишена вероятност от детонация на прахови смеси. Вече 5% съдържание на метанови пари във въздуха заплашва да експлодира, поради което облакът прах се възпламенява и турбуленцията се увеличава. Получава се положителна обратна връзка, което води до експлозия с висока енергия. Учените са привлечени от подобни реакции, теорията за експлозията все още е преследвана от много хора.

  Безопасен при работа в затворени пространства

  При работа в затворени пространства с високо съдържание на прах във въздуха е задължително да се спазват следните правила за безопасност:

  Отстраняване на прах чрез вентилация;

  Борба с прекомерната сухота на въздуха;

  Разреждане на въздушната смес за намаляване на концентрацията на експлозиви.

  Експлозиите на прах са характерни не само за мини, но и за сгради и зърнохранилища.

  Експлозии на облаци пара

  Те са реакции на светкавична промяна на състоянието, които генерират образуването на взривна вълна. Появяват се на открито в затворени пространства поради запалване на горим облак от пари. По правило това се случва, когато възникне теч.

  

  Отказ от работа със запалим газ или пара;

  Отказ от източници на запалване, които могат да предизвикат искра;

  Избягване на затворени пространства.

  Необходимо е разумно да се разбере какво представлява експлозия, каква опасност носи тя. Неспазването на правилата за безопасност и неграмотното използване на някои предмети води до бедствие.

  Газови експлозии

  Най -честите аварии с експлозия на газ се случват в резултат на неправилно боравене с газово оборудване. Навременното отстраняване и идентифицирането на характеристиките са важни. Какво означава експлозия на газ? Възниква поради неправилна работа.

  

  За да се предотвратят подобни експлозии, цялото газово оборудване трябва да се подлага на редовен превантивен технически преглед. На всички жители на частни домакинства, както и на жилищни сгради, се препоръчва годишна поддръжка на VDGO.

  За да се намалят последиците от експлозия, конструкциите на помещенията, в които е инсталирано газовото оборудване, не са капитални, а напротив, леки. В случай на експлозия няма големи щети или отломки. Сега можете да си представите какво е експлозия.

  

  За да се улесни идентифицирането на изтичането на битов газ, към него се добавя ароматна добавка етил меркаптан, която причинява характерен мирис. Ако в стаята има такава миризма, е необходимо да отворите прозорците, за да осигурите свеж въздух. След това трябва да се обадите на бензиностанцията. През това време е най -добре да не използвате електрически ключове, които могат да искрят. Пушенето е строго забранено!

  Пиротехническа експлозия също може да бъде заплаха. Складът за такива артикули трябва да бъде оборудван в съответствие с правилата. Продуктите с лошо качество могат да навредят на човека, който ги използва. Всичко това трябва да се вземе предвид по всякакъв начин.

  Физически взрив - причинени от промяна във физическото състояние на веществото. Химическа експлозия- се причинява от бързата химическа трансформация на веществата, при която потенциалната химическа енергия се превръща в термична и кинетична енергия на разширяващите се продукти на експлозия. Спешен случай,това е експлозия, възникнала в резултат на нарушение на производствената технология, грешки на обслужващия персонал или грешки, направени при проектирането.

  Експлозивна "медицинска среда" - представлява частта от помещението, в която може да се развие експлозивна атмосфера в ниски концентрации и само за кратко време поради използването на медицински газове, анестетици, почистващи препарати за кожата или дезинфектанти.

  Основните вредни фактори при експлозия са въздушна ударна вълна, фрагментационни полета, задвижващ ефект на околните обекти, топлинен фактор (висока температура и пламък), излагане на токсични продукти на експлозия и горене, психогенен фактор.

  Експлозивна травма възниква, когато разрушителният ефект на експлозия върху хора в ограничено пространство или на открито, като правило, се характеризира с отворени и затворени рани, наранявания, контузии, кръвоизливи, включително във вътрешните органи на човек, разкъсване на тъпанчетата , фрактури на костите, изгаряния на кожата и дихателни пътища, задушаване или отравяне, посттравматично стресово разстройство.

  Експлозии в промишлени предприятия: деформация, разрушаване на технологично оборудване, електроенергийни системи и транспортни линии, срутване на конструкции и фрагменти от помещения, изтичане на токсични съединения и отровни вещества. Експлозивни технологични линии:

  Зърнени елеватори: прах,

  Мелници: брашно,

  Химически растения: въглеводороди, окислители. В допълнение към кислорода, окислителите са кислородсъдържащи съединения (перхлорат, селитра, барут, термит), отделни химични елементи (фосфор, бром).

  Бензиностанции и рафинерии: пари и аерозоли от въглеводороди.

  Разстояние на пораженията по примера на експлозия на цистерна 5 т. Baiker U. 1995) I. Термично нараняване от огнена топка: - до 45 м. Несъвместимо с живота, - до 95 m. - до 145 м. Изгаряния от II степен. - до 150 м. Изгаряния на 1 -ви етап. - до 240 м. Изгаряния на ретината. II. Механично увреждане от ударна вълна: - до 55 м. Несъвместимо с живота, - до 95 м. TBI, баротравма на белите дробове и стомашно -чревния тракт, - до 140 м. Разкъсване на тъпанчевите мембрани.

  Взривната ударна вълна може да причини голяма загуба на живот и разрушаване на конструкции. Размерът на засегнатите области зависи от силата на експлозията. Степента, в която се използват вторични мерки, зависи от вероятността от възникване на опасна експлозивна атмосфера. Опасните зони са разделени на различни зони според времето и местните условия, вероятността за наличие на опасна експлозивна атмосфера.

  Зона 0. Зона, съдържаща устойчива, честа или дълготрайна опасна експлозивна атмосфера и където може да се генерира опасна концентрация на прах, аерозоли или пари. Като мелници, сушилни, смесители, силози, производствени съоръжения, използващи гориво, тръбопроводи за продукти, захранващи тръби и др.

  Зона 1. Зона, в която поради концентрацията на запалими пари, аерозоли, вихри, натрупан прах може да се очаква случайно възникване на опасна експлозивна среда. В непосредствена близост до товарни люкове; на местата за зареждане или разтоварване на оборудване; в райони с крехко оборудване или линии от стъкло, керамика и др.;

  Зона 2 Зона, в която може да се очаква опасна експлозивна атмосфера, но много рядко и за кратко.

  Оценка на риска от експлозия на прах

  В непосредствена близост до устройства, съдържащи прах, от който той може да избяга, да се утаи и да се натрупа в опасни концентрации (мелници). В случай на експлозия на прах с ниска концентрация в околната среда, вълната на компресиране на главата на експлозията може да причини вихрово движение на натрупания прах, което дава висока концентрация на горим материал. Рискът от експлозия на прахообразна смес е много по -малък от газ, пара или мъгла. Зоните на произшествия с обемни експлозии могат да обхващат големи площи. Авария на газопровода в Башкирия (юни 1989 г.) 2 q. км. Убити-871, ранени 339 души. Проблемът със спасяването на хора след експлозия и пожар беше, че почти цялото медицинско оборудване за оказване на спешна помощ изгоря в пламъците и около импровизирани средствав такива случаи жертвите и спасителите практически са забравили.

  Основните критерии, които определят размера на санитарните загуби: вид на взривното устройство, мощност на взрива, място на експлозия и време на деня. В зависимост от броя и локализацията, щетите могат да бъдат изолирани, множествени и комбинирани. Според тежестта на нараняванията: леки, умерени, тежки и изключително тежки. Таблица 4.1. показва степента на увреждане на хората в зависимост от големината на излишното налягане.

  При контакт с взривно устройство има експлозивно разрушаване на външните части на тялото или разрушаване (отделяне) на сегменти от крайниците. В този случай раневият процес има редица характеристики: - Остра масивна загуба на кръв и шок; - Синини на белите дробове и сърцето; - Травматична ендотоксикоза; - Комбинираният характер на въздействието на вредни фактори.

  Експлозията е бързо развиващ се процес на физични и химични трансформации на вещества, придружен от отделянето на значително количество енергия в ограничен обем, в резултат на което се образува и разпространява ударна вълна, която може да доведе и да доведе до аварийна ситуация, създадена от човека.

  Характеристики на експлозия:

  • * висока скорост на химическа трансформация;
  • * голям брой газообразни продукти;
  • * силен звуков ефект (тътен, силен звук, шум, силен плясък);
  • * мощно смазващо действие.

  Експлозиите се класифицират според произхода на освободената енергия на:

  • · Химически.
  • Експлозии на контейнери под налягане (газови бутилки, парни котли):
  • · Експлозия на разширяващи се пари от вряща течност (BLEVE).
  • · Експлозии при освобождаване на налягане в прегряти течности.
  • · Експлозии при смесване на две течности, температурата на едната от които е много по -висока от точката на кипене на другата.
  • · Ядрени.
  • · Електрически (например по време на гръмотевична буря).
  • Експлозии на свръхнова

  В зависимост от средата, в която се случват експлозиите, те могат да бъдат подземни, наземни, въздушни, подводни и надводни.

  Размерът на последиците от експлозиите зависи от тяхната мощ и средата, в която се случват. Радиусите на зоните на разрушаване по време на експлозии могат да достигнат до няколко километра.

  Има три зони на експлозия.

  Зона I - зоната на действие на детонационната вълна. Характеризира се с интензивно раздробяващо действие, в резултат на което конструкциите се разрушават на отделни фрагменти, разпръскващи се с висока скорост от центъра на експлозията.

  Зона II - зона на действие на експлозивни продукти. Случва се пълно унищожениесгради и конструкции под въздействието на разширяващи се продукти на експлозия. На външната граница на тази зона получената ударна вълна се откъсва от продуктите на експлозията и се движи независимо от центъра на експлозията. След като са изчерпали енергията си, продуктите на експлозията, разширявайки се до плътност, съответстваща на атмосферното налягане, не предизвикват повече разрушително действие.

  Зона III - зоната на действие на въздушната взривна вълна - включва три подзони: III a - тежко разрушаване, III b - средно разрушаване, III c - слабо разрушаване. На външната граница на зона III ударната вълна се изражда в звукова вълна, която все още може да бъде чута на значителни разстояния.

  Експлозивен ефект върху сгради, конструкции, оборудване.

  Сгради и конструкции с големи размери с леки носещи конструкции, които се издигат значително над земната повърхност, са подложени на най-голямо разрушаване от продуктите на експлозията и ударните вълни. Подземните и погребани конструкции с твърди конструкции имат значителна устойчивост на разрушаване.

  Унищожаването е разделено на пълно, силно, средно и слабо.

  Пълно унищожение. В сгради и конструкции таваните се срутиха и всички основни носещи конструкции бяха разрушени. Възстановяването е невъзможно. Оборудване, средства за механизация и други машини не могат да бъдат възстановени. В комуналните и енергийните мрежи има прекъсвания на кабели, разрушаване на участъци от тръбопроводи, опори на въздушни електропроводи и др.

  Силно разрушение. В сградите и конструкциите има значителни деформации на носещите конструкции, повечето от подовете и стените са разрушени. Възстановяването е възможно, но непрактично, тъй като на практика се свежда до ново строителство, като се използват някои от оцелелите структури. Оборудването и механизмите се разрушават и деформират най -вече. В комуналните и енергийните мрежи има прекъсвания и деформации в определени участъци от подземни мрежи, деформации на въздушни електропреносни и комуникационни линии, разкъсвания на технологични тръбопроводи.

  Средно разрушаване. В сгради и конструкции са разрушени предимно вторични конструкции (светли стени, прегради, покриви, прозорци, врати). Възможни са пукнатини по външните стени и срутване на места. Таваните и мазетата не са разрушени, някои от конструкциите са изправни. В комуналните и енергийните мрежи разрушаването и деформацията на елементите е значително, което може да бъде елиминирано чрез основен ремонт.

  Слабо разрушение. В сгради и конструкции част от вътрешните прегради са разрушени, отворите на вратите и прозорците са запълнени. Оборудването има значителни деформации. Има леки разрушения и повреди на конструктивни елементи в комунални и енергийни мрежи.

  По произхода на освободената енергия.

  Химически експлозии.

  Няма консенсус кои химични процеси трябва да се считат за експлозия. Това се дължи на факта, че високоскоростните процеси могат да протичат под формата на детонация или дефлаграция (горене). Детонацията се различава от изгарянето по това, че химичните реакции и процесът на освобождаване на енергия протичат с образуването на ударна вълна в реагиращото вещество, а включването на нови части от експлозив в химическа реакция става в предната част на ударната вълна, и не чрез топлопроводимост и дифузия, както при горенето. Като цяло скоростта на детонация е по -висока от скоростта на горене, но това не е абсолютно правило. Разликата в механизмите на пренос на енергия и вещество влияе върху скоростта на процесите и резултатите от тяхното действие върху околната среда, но на практика се наблюдават разнообразни комбинации от тези процеси и преходи на детонация към горене и обратно. В тази връзка различни бързи процеси обикновено се отнасят до химически експлозии, без да се уточнява тяхната същност.

  Съществува по -строг подход за определяне на химическата експлозия като изключително детонация. От това условие задължително следва, че при химическа експлозия, придружена от окислително -възстановителна реакция (горене), горещото вещество и окислителят трябва да се смесят, в противен случай скоростта на реакцията ще бъде ограничена от скоростта на процеса на доставяне на окислител, а това процесът, като правило, има дифузионен характер. Например, природният газ изгаря бавно в горелките за домашна печка, тъй като кислородът бавно навлиза в зоната на горене чрез дифузия. Ако обаче смесите газ с въздух, той ще експлодира от малка искра - обемна експлозия.

  Отделните експлозиви по правило съдържат кислород в собствените си молекули, освен това техните молекули всъщност са метастабилни образувания. Когато такава молекула получи достатъчно енергия (енергия на активиране), тя спонтанно се дисоциира на съставни атоми, от които се образуват продуктите на експлозията, като освобождаването на енергия надвишава енергията на активиране. Подобни свойства имат молекулите на нитроглицерин, тринитротолуен и др. Целулозните нитрати (бездимен прах), черен прах, който се състои от механична смес от горимо вещество (въглен) и окислител (различни нитрати), не са склонни към детонация при нормални условия условия, но те традиционно се наричат ​​експлозиви.

  Експлозии на контейнери под налягане

  Съдовете под налягане са херметически затворени контейнери, предназначени за провеждане на химически и термични процеси, както и за съхранение и транспортиране на компресирани, втечнени и разтворени газове и течности под налягане. Основната опасност при експлоатацията на такива съдове е възможността за тяхното унищожаване в случай на внезапно адиабатно разширяване на газове и пари (т.е. физически взрив). Причините за експлозията на съдове под налягане могат да бъдат грешки, допуснати при проектирането и производството на съда, дефекти в материалите, загуба на якост в резултат на локално прегряване, удари, превишаване на работното налягане в резултат на липсата или неизправността на инструменти, липса или неизправност на предпазни клапани, мембрани, спирателни и спирателни клапани. Експлозиите на съдове, съдържащи запалима среда, са особено опасни. фрагменти от резервоари, дори с голяма маса (до няколко тона), летят на разстояние от няколкостотин метра и при падане върху сгради, технологично оборудване, контейнерите причиняват унищожаване, нови огнища на огън, смърт на хора.

  Ядрена експлозия

  Ядрената експлозия е неконтролируем процес на освобождаване на голямо количество топлинна и лъчиста енергия в резултат на верижна реакция на ядрено делене или реакция на термоядрен синтез за много кратък период от време. По произход ядрени експлозииса или продукт на човешката дейност на Земята и в околоземното пространство, или естествени процеси на някои видове звезди. Изкуствените ядрени експлозии са мощни оръжия, предназначени да унищожават големи наземни и защитени подземни военни съоръжения, натрупвания на вражески войски и техника (предимно тактически ядрени оръжия), както и пълно потискане и унищожаване на противоположната страна: унищожаване на големи и малки селищас цивилни и стратегически индустрии (стратегически ядрени оръжия).

  Верижна реакция на делене

  Атомни ядра на някои изотопи химични елементис голяма атомна маса (например уран или плутоний), когато бъдат облъчени с неутрони с определена енергия, те губят своята стабилност и се разпадат с отделянето на енергия на два по -малки и приблизително равни по маса фрагменти - реакцията на делене на възниква атомно ядро. В този случай, заедно с фрагменти с висока кинетична енергия, се отделят още няколко неутрона, които са способни да предизвикат подобен процес в съседни атоми от същия вид. От своя страна неутроните, образувани по време на тяхното делене, могат да доведат до разделяне на нови части от атоми - реакцията се превръща във верижна реакция, придобива каскаден характер. В зависимост от външните условия, количеството и чистотата на делящия се материал, неговият поток може да възникне по различни начини. Излъчването на неутрони от зоната на делене или тяхното поглъщане без последващо делене намалява броя на деленията в нови етапи на верижната реакция, което води до нейното затихване. При равно числона разцепени ядра и в двата етапа, верижната реакция става самоподдържаща се и ако броят на разцепените ядра се превишава на всеки следващ етап, в реакцията участват все повече и повече атоми от делещото се вещество.

  Термоядрен синтез

  Реакциите на термоядрен синтез с отделяне на енергия са възможни само сред елементи с ниска атомна маса, която не надвишава приблизително атомна масажлеза. Те не са с верижен характер и са възможни само при високи налягания и температури, когато кинетичната енергия на сблъскващите се атомни ядра е достатъчна, за да се преодолее кулоновата бариера на отблъскване между тях, или за значителна вероятност от тяхното сливане поради тунелния ефект квантова механика... За да бъде възможен този процес, е необходимо да се извърши работа за ускоряване на първоначалните атомни ядра до високи скорости, но ако те се слеят в ново ядро, тогава освободената по време на този процес енергия ще бъде по -голяма от изразходваната. Появата на ново ядро ​​в резултат на термоядрен синтез обикновено е придружена от образуването на различни видове елементарни частиции кванти с висока енергия електромагнитно излъчване.

  Ядрени експлозии

  Явленията, съпътстващи ядрена експлозия, варират в зависимост от местоположението на нейния център. По -долу разглеждаме случая на атмосферна ядрена експлозия в повърхностния слой, който беше най -честият преди забраната за ядрени изпитания на земята, под вода, в атмосферата и в космоса. След започване на реакция на делене или синтез, за ​​много кратко време от порядъка на фракции от микросекунда, в ограничен обем, страхотна сумалъчиста и топлинна енергия. Реакцията обикновено приключва след изпаряване и разширяване на структурата на взривното устройство поради огромната температура (до 10 7 K) и налягането (до 10 9 atm.) В точката на експлозия. Визуално от голямо разстояние тази фаза се възприема като много ярка светеща точка.

  По време на реакцията лекото налягане от електромагнитно излъчване се нагрява и измества околния въздух от мястото на експлозията - образува се огнена топка и започва да се образува скок на налягането между компресирана радиация и невъзмутим въздух, тъй като скоростта на движение на нагревателния фронт е първоначално многократно по -голяма от скоростта на звука в средата. След затихването на ядрената реакция, освобождаването на енергия спира и възниква по -нататъшно разширяване поради разликата в температурите и налягането в зоната на огнената топка и околния въздух.

  Ядрените реакции, протичащи в заряда, служат като източник на различно излъчване: електромагнитно излъчване в широк спектър от радиовълни до високоенергийни гама кванти, бързи електрони, неутрони и атомни ядра. Тази радиация, наречена проникваща радиация, има редица последици, характерни само за ядрена експлозия. Неутроните и високоенергийните гама квантове, взаимодействайки с атомите на заобикалящата материя, трансформират стабилните си форми в нестабилни. радиоактивни изотопис различни пътища и полуживот-те създават т. нар. индуцирана радиация. Заедно с фрагменти от атомни ядра от делящо се вещество или продукти от термоядрен синтез, останали от експлозивно устройство, новопридобитите радиоактивни вещества се издигат високо в атмосферата и могат да се разпръснат на голяма площ, образувайки радиоактивно замърсяване на района след ядрена експлозия. Спектърът на нестабилни изотопи, образувани по време на ядрена експлозия, е такъв, че радиоактивното замърсяване на района може да продължи хиляди години, въпреки че интензивността на радиацията намалява с времето.

  Наземна ядрена експлозия, за разлика от конвенционалната, също има свои характеристики. При химически взрив температурата на почвата в съседство с заряда и участваща в движение е относително ниска. При ядрена експлозия температурата на почвата се повишава до десетки милиони градуси и по -голямата част от топлинната енергия в първите моменти се излъчва във въздуха и допълнително преминава в образуването на топлинна радиация и ударна вълна, която не възникват при конвенционален взрив. Оттук и острата разлика в въздействието върху повърхността и почвената маса: наземният взрив на химически експлозив прехвърля до половината от енергията си в почвата, а ядрен взрив прехвърля само няколко процента. Съответно размерите на фунията и енергията на сеизмичните вибрации от ядрена експлозия са няколко пъти по -малки от тези от експлозивна експлозия със същата мощност. Въпреки това, когато зарядите се задълбочат, това съотношение се изглажда, тъй като енергията на прегрятата плазма по -малко отива във въздуха и отива да работи на земята.

  Експлодира в рамките на 0,0001 секунди, освобождавайки 1,470 калории топлина и прибл. 700 литра газ. См. Взривни вещества.

  Статията възпроизвежда текста от Малката съветска енциклопедия.

  Експлозия, процесът на освобождаване на голямо количество енергия в ограничено количество за кратък период от време. В резултат на V. веществото, запълващо обема, в който се отделя енергията, се превръща в силно загрят газ с много високо налягане. Този газ с голяма силазасяга околната среда, като я кара да се движи. Експлозия в твърда среда е придружена от нейното разрушаване и смачкване.

  Движението, генерирано от експлозията, при което има рязко увеличаване на налягането, плътността и температурата на средата, се нарича взривна вълна... Предната част на взривната вълна се разпространява през средата с висока скорост, в резултат на което площта, обхваната от движението, бързо се разширява. Появата на взривна вълна е характерно следствие на V. в различни среди. Ако средата отсъства, тоест възникне експлозия във вакуум, енергията на V. се превръща в кинетична енергия на продуктите B. различни разстояния от място B. С увеличаването на разстоянието от мястото на експлозията механичният ефект на взривната вълна отслабва. Разстоянията, на които взривните вълни създават една и съща сила на въздействие при различни енергии при V., се увеличават пропорционално на кубичния корен на енергията В. Пропорционално на тази стойност, интервалът от време на взривната вълна се увеличава.

  Различните видове експлозии се различават по физическата природа на източника на енергия и начина, по който се отделя. Експлозиите на химически експлозиви са типични примери за експлозиви. Взривни веществаТе са способни на бързо химическо разлагане, при което енергията на междумолекулните връзки се освобождава под формата на топлина. Експлозивите се характеризират с увеличаване на скоростта на химическо разлагане с повишаване на температурата. При относително ниска температура химичното разлагане протича много бавно, така че експлозивът може да не претърпи забележима промяна в състоянието си за дълго време. В този случай между взривното и заобикаляща средасе установява топлинно равновесие, при което непрекъснато отделяните малки количества топлина се отстраняват извън веществото посредством топлопроводимост. Ако се създадат условия, при които освободената топлина няма време да бъде отстранена извън експлозива, тогава поради повишаване на температурата се развива самоускоряващ се процес на химическо разлагане, който се нарича термичен V. Поради факта, че топлината се отстранява през външната повърхност на експлозива и освобождаването му се случва през целия обем на веществото, термичното равновесие може също да бъде нарушено с увеличаване на общата маса на експлозива. Това обстоятелство се взема предвид при съхранение на взривни вещества.

  Възможен е друг процес на експлозията, при който химическата трансформация се разпространява чрез експлозива последователно от слой на слой под формата на вълна. Водещият фронт на такава вълна, движеща се с висока скорост, е ударна вълна- рязък (рязък) преход на вещество от изходно състояние в състояние с много високо налягане и температура. Експлозив, компресиран от ударна вълна, е в състояние, в което химическото разлагане протича много бързо. В резултат на това областта, в която се отделя енергията, се оказва концентрирана в тънък слой, съседен на повърхността на ударната вълна. Освобождаването на енергия гарантира, че високото налягане в ударната вълна се поддържа на постоянно ниво. Процесът на химическа трансформация на експлозив, който се въвежда от ударна вълна и е придружен от бързо освобождаване на енергия, се нарича детонация... Взривните вълни се разпространяват чрез експлозива с много висока скорост, винаги надвишаваща скоростта на звука в изходния материал. Например скоростите на детонационните вълни в твърди експлозиви са няколко километра в секунда. Тон твърд експлозив може да се трансформира по този начин в плътен газ с много високо налягане за 10 -4 секунди. Налягането в образуваните при това газове достига няколкостотин хиляди атмосфери. Ефектът от експлозията на химически експлозив може да бъде засилен в определена посока чрез използване на експлозивни заряди със специална форма (вж. Кумулативен ефект).

  Експлозиите, свързани с по -фундаментални трансформации на вещества, включват ядрени експлозии... При ядрена експлозия атомните ядра на изходното вещество се превръщат в ядрата на други елементи, което е придружено от освобождаването на енергията на свързване на елементарни частици (протони и неутрони), съставляващи атомното ядро. Ядрен V. се основава на способността на някои изотопи на тежките елементи, уран или плутоний, да се делят, при което ядрата на изходния материал се разпадат, за да образуват ядра от по -леки елементи. Когато всички ядра, съдържащи се в 50 g уран или плутоний, се делят, се отделя същото количество енергия, както при детонацията на 1000 тона тротил. Това сравнение показва, че ядрената трансформация е способна да предизвика експлозия с огромна мощ. Разделянето на ядро ​​от атом на уран или плутоний може да възникне в резултат на улавяне на един неутрон от ядрото. От съществено значение е деленето да произвежда няколко нови неутрона, всеки от които може да предизвика делене на други ядра. В резултат на това броят на деленията ще расте много бързо (според закона за геометричната прогресия). Ако приемем, че с всеки акт на делене броят на неутроните, способни да предизвикат делене на други ядра, се удвоява, тогава при по -малко от 90 събития на делене се образува такъв брой неутрони, което е достатъчно за деленето на ядра, съдържащи се в 100 kg уран или плутоний. Времето, необходимо за разделяне на това количество вещество, ще бъде ~ 10 -6 сек. Този самоускоряващ се процес се нарича верижна реакция. Ядрени верижни реакции). В действителност не всички неутрони, произведени от делене, причиняват деленето на други ядра. Ако общото количество делящо се вещество е малко, тогава повечето неутрони ще избягат от материята, без да причиняват делене. В делящото се вещество винаги има малко количество свободни неутрони, но верижна реакция се развива само когато броят на новообразуваните неутрони надвишава броя на неутроните, които не произвеждат делене. Такива условия се създават, когато масата на делящото се вещество надвишава така наречената критична маса. V. възниква, когато отделните части на делящото се вещество бързо се комбинират (масата на всяка част е по -малка от критичната) в едно цяло с обща маса, надвишаваща критичната маса, или при силно компресиране, което намалява площта на Веществото и по този начин намалява броя на неутроните, избягали навън. За създаването на такива условия обикновено се използва химически експлозив.

  Има и друг вид ядрена реакция - реакцията на сливане на леки ядра, придружена от отделянето на голямо количество енергия. Отблъскващи сили на едноименните електрически заряди (всички ядра имат положителен електрически заряд) предотвратява протичането на реакцията на синтез, следователно, за ефективна ядрена трансформация от този тип, ядрата трябва да имат висока енергия. Такива условия могат да бъдат създадени чрез нагряване на вещества до много висока температура. В тази връзка процесът на синтез, който протича при висока температура, се нарича термоядрена реакция. При сливането на ядра на деутерий (изотоп на водород ²H) се отделя почти 3 пъти повече енергия, отколкото при деленето на същата маса на уран. Температурата, необходима за синтез, се достига с ядрена експлозия на уран или плутоний. По този начин, ако делящите се вещества и водородните изотопи са поставени в едно и също устройство, може да се проведе реакция на синтез, резултатът от която ще бъде V. с огромна сила. В допълнение към мощна взривна вълна, ядрената експлозия е придружена от интензивно излъчване на светлина и проникваща радиация (вж. Вредните фактори при ядрена експлозия).

  При описаните по -горе видове експлозия освободената енергия първоначално се съдържа под формата на молекулна или ядрена енергия в материята. Има V., в които освободената енергия се доставя от външен източник. Пример за такъв V. може да служи като мощен електрически разряд във всяка среда. Електрическата енергия в изпускателната междина се освобождава под формата на топлина, превръщайки средата в йонизиран газ с високо налягане и температура. Подобно явление се случва, когато мощен електрически токвърху метален проводник, ако силата на тока е достатъчна за бързо превръщане на металния проводник в пара. Феноменът на В. възниква и при излагане на фокусирано вещество. лазерно излъчване(см. Лазер). Един от видовете експлозия може да се счита за процеса на бързо освобождаване на енергия, който възниква в резултат на внезапното разрушаване на обвивката, задържаща газа с високо налягане (например експлозията на бутилка със сгъстен газ). V. може да възникне при сблъсък на твърди тела, движещи се един към друг с висока скорост. При сблъсък кинетична енергиятелата се превръщат в топлина в резултат на разпространението на мощна ударна вълна през веществото, която възниква в момента на сблъсък. Скоростите на относителното приближаване на твърдите вещества, необходими, за да може веществото напълно да се превърне в пара в резултат на сблъсъка, се измерват в десетки км / сек, като наляганията, развиващи се в този случай, са милиони атмосфери.

  В природата се срещат много различни явления, които са придружени от V. Мощни електрически разряди в атмосферата по време на гръмотевична буря (мълния), внезапно изригване на вулкана, голямо метеоритиса примери различни видовеБ. В резултат на падането Тунгуски метеорит() имаше V., еквивалентно на количеството освободена енергия V. ~ 10 7 тона тринитротолуол. Очевидно в резултат на експлозията на вулкана Кракатао () се отделя още повече енергия.

  Има експлозии с голям мащаб хромосферни изблицина слънце. Енергията, отделена по време на такива изблици, достига ~ 10 17 J (за сравнение, ние посочваме, че при 10 6 тона тринитротолуол ще бъде освободена енергия, равна на 4,2 · 10 15 J).

  Характерът на гигантските експлозии, които се случват в космоса, са ракети нови звезди... По време на факели, очевидно в рамките на няколко часа, се отделя енергия от 10 38 -10 39 J. Такава енергия се излъчва от Слънцето за 10-100 хиляди години. И накрая, още по -гигантските вълни, които далеч надхвърлят границите на човешкото въображение, са светкавици свръхнови, при която освободената енергия достига ~ 10 43 J, и V. в ядрата на редица галактики, чиято енергийна оценка води до ~ 10 50 Дж.

  Експлозиите с химически експлозиви се използват като едно от основните средства за унищожаване. Ядрените експлозии имат огромна разрушителна сила. Експлозия на един ядрена бомбамогат да бъдат еквивалентни по енергия на десетки милиони тонове химически експлозив.

  Експлозиите намериха широко разпространение в мирни цели научно изследванеи в индустрията. В. направи възможно постигането на значителен напредък в изследването на свойствата на газове, течности и твърди вещества при високи налягания и температури. Високо налягане). Играе изследванията на експлозиите важна роляв развитието на физиката на неравновесните процеси, която изучава явленията на трансфер на маса, инерция и енергия в различни среди, механизми фазови преходивещества, кинетиката на химичните реакции и пр. Под въздействието на В. могат да се постигнат такива състояния на вещества, които са недостъпни с други методи на изследване. Мощното компресиране на канала на електрически разряд чрез химически експлозив дава възможност за кратък период от време да се получи: магнитни полетаогромно напрежение [до 1,1 ха / м (до 14 милиона е), вж. Магнитно поле... Интензивното излъчване на светлина в присъствието на химически експлозив в газ може да се използва за възбуждане на оптичен квантов генератор (лазер). Взривно щамповане, взривно заваряване и взривно втвърдяване на метали се извършват под въздействието на високо налягане, което се създава при взривяване на взривно вещество.

  Експерименталното изследване на V. се състои в измерване на скоростите на разпространение на взривните вълни и скоростите на движение на материала, измерване на бързо променящо се налягане, разпределение на плътността, интензитета и спектралния състав на електромагнитни и други видове радиация, излъчвани при V. Тези данни правят възможно е да се получи информация за скоростта на протичане на различни процеси, придружаващи V., и да се определи общото количество освободена енергия. Налягането и плътността на веществото в ударната вълна са свързани с определени връзки със скоростта на ударната вълна и скоростта на движение на веществото. Това обстоятелство дава възможност например въз основа на измерванията на скоростите да се изчислят налягания и плътности в онези случаи, когато директното им измерване се окаже недостъпно по някаква причина. За измерване на основните параметри, характеризиращи състоянието и скоростта на движение на средата, се използват различни сензори, които преобразуват определен вид експозиция в електрически сигнал, който се записва с помощта на осцилоскопили друго записващо устройство. Съвременното електронно оборудване дава възможност да се регистрират явления, възникващи в интервали от време ~ 10 -11 сек. Измерване на интензитета и спектралния състав на светлинното излъчване с помощта на специални фотоклеткии спектрографислужат като източник на информация за температурата на дадено вещество. Високоскоростната фотография, която може да се извършва със скорост до 10 9 кадъра в секунда, се използва широко за записване на явленията, придружаващи V.

  При лабораторни изследвания на ударни вълни в газове често се използва специално устройство - ударна тръба (вж. Аеродинамична тръба). Ударна вълна в такава тръба се създава в резултат на бързото разрушаване на мембраната, отделяща газ с високо и ниско налягане (такъв процес може да се счита за най -простия тип V.). При изследване на вълни в ударни тръби ефективно се използват интерферометри и полуенбрални оптични устройства, чието действие се основава на промяна в показателя на пречупване на газ поради промяна в неговата плътност.

  Експлозивните вълни, разпространяващи се на голямо разстояние от мястото на възникването им, служат като източник на информация за структурата на атмосферата и вътрешните слоеве на Земята. Вълните на много големи разстояния от мястото V. се записват от високочувствително оборудване, което дава възможност да се записват колебания на налягането във въздуха до 10 -6 атмосфери (0,1 n / m²) или изместване на почвата ~ 10 -9 m.

  Литература:

  • Садовски М.А., Механично действие на въздушни ударни вълни на експлозия според експериментални данни от изследванията, в сборник: Физика експлозия, № 1, М., 1952;
  • Баум Ф. А., Станюкович К. П. и Шехтер Б. И., Физика на експлозиите, М., 1959;
  • Андреев К. К. и Беляев А. Ф., Теория на експлозивите, М., 1960:
  • Покровски Г. И., Експлозия, М., 1964;
  • Ляхов Г. М., Основи на динамиката на експлозията в почви и течни среди, М., 1964;
  • Докучаев М. М., Родионов В. Н., Ромашов А. Н., Експлозия за освобождаване, М., 1963:
  • Р. Коул, Подводни експлозии, транс. от английски., М., 1950;
  • Подземни ядрени експлозии, транс. от английски., М., 1962;
  • Действие ядрени оръжия, на от английски., М., 1960;
  • Горбацки В. Г., Космически експлозии, М., 1967;
  • Дубовик А.С., Фотографска регистрация на бързи процеси, М., 1964.

  К. Е. Губкин.

  Тази статия или раздел използва текст