Справочная

" - 1 2 4 b N O S 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

ВЗРЫВ

ВЗРЫВ , выделение большого кол-ва энергии в ограниченномобъеме в-ва за короткий промежуток времени. Различаются взрывы двух типов.К первому типу относят взрывы, обусловленные высвобождением хим. или ядернойэнергии в-ва, напр. взрывы хим. взрывчатых веществ, смесей газов, пылии (или) паров, а также ядерные и термоядерные взрывы. При взрывах второго типа выделяетсяэнергия, полученная в-вом от внеш. источника. Примеры подобных взрывов — мощныйэлектрич. разряд в среде (в природе — молния во время грозы); испарениеметаллич. проводника под действием тока большой силы; взрыв при воздействиина в-во нек-рых излучений большой плотности энергии, напр. сфокусированноголазерного излучения; внезапное разрушение оболочки со сжатым газом.

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

Тепловой взрыв возникает в условиях, когда выделение тепла в результатехим. р-ции в заданном объеме в-ва превышает кол-во тепла, отводимого черезвнеш. пов-сть, ограничивающую этот объем, в окружающую среду посредствомтеплопроводности. Это приводит к саморазогреву в-ва вплоть до его самовоспламененияи взрыва (см. Воспламенение, Горение).

При взрывах любого типа происходит резкое возрастание давления в-ва, окружающаяочаг взрыва среда испытывает сильное сжатие и приходит в движение, к-роепередается от слоя к слою, — возникает взрывная волна. Скачкообразное изменениесостояния в-ва (давления, плотности, скорости движения) на фронте взрывнойволны, распространяющееся со скоростью, превышающей скорость звука в среде,представляет собой ударную волну. Законы сохранения массы и импульса связываютскорость фронта волны, скорость движения в-ва за фронтом, сжимаемость идавление в-ва. Поэтому, чтобы определить все мех. параметры взрывной волны,достаточно измерить экспериментально какие-либо два из них (обычно скоростифронта и движения в-ва за фронтом). Для взрывных волн с давлением на фронте,не превышающем неск. ГПа, существуют методы прямого определения давленияи 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 взрывнойволной. Давление в-ва на фронте волны по мере ее удаления от места взрыва падает;расстояние, на к-ром взрывные волны оказывают одинаковое воздействие, увеличиваетсяпропорционально кубич. корню из кол-ва энергии, выделяющейся при взрыве.

Взрывы используют в стр-ве, горном деле, металлообработке. В научных исследованияхвзрывы применяют для изучения св-в в-в в широкой области параметров состояния- от разреженных газов до жидкостей и твердых тел. При этом достигают такихпараметров, к-рые недоступны при др. методах воздействия, напр. давленияпорядка тысяч ГПа. Вследствие огромных скоростей нагружения при этом можетвозникать неравновесное состояние в-ва с образованием возбужденных состояниймолекул. Особенно значительные эффекты наблюдаются в зоне ударного скачка,ширина к-рой ~ 10 нм, поскольку время воздействия на в-во ударного скачкасоставляет 10-12-10-13 с, что соответствует временамвнутримолекулярных колебаний. Под действием ударного скачка сначала резкоувеличивается энергия поступат. движения молекул, к-рая затем распределяетсяпо внутренним степеням свободы. В результате происходит разрыв хим. связей,соответствующих максимальным частотам колебаний, и оказываются возможнымивзаимодействия, к-рые другими способами реализовать трудно или вовсе невозможно.В частности, происходят хим. р-ции с образованием продуктов, специфичныхтолько для этого типа воздействия на в-во. Так, нек-рые аром. соед. в сравнительнослабых ударных волнах, когда давление не превышает 1,5 ГПа, а т-ра 200°С,претерпевают частичное разложение с разрушением бензольного кольца, тогдакак в статич. условиях бензольное кольцо сохраняется при таких же давленияхи гораздо более высоких т-рах.

Под воздействием ударных волн, образующихся при взрыве, наблюдается полимеризацияс большими скоростями, за времена порядка 10-6 с, причем в отсутствиекатализаторов. Активные частицы, ведущие процесс, образуются в результатедеструкции части молекул мономера в зоне ударного скачка. Так, при обычнойполимеризации триоксана мол. масса образующегося полимера не превышает150 тыс., тогда как при взрыве получают полимеры с мол. массой до 1,3 млн.Твердые хрупкие материалы дробятся под действием ударных волн до частицразмером в несколько мкм с большим числом кристаллич. дефектов и, следовательно,более высокой реакционной способностью и спекаемостью (при дроблении вмельницах число дефектов в частицах, как правило, уменьшается). Пром. значениеприобрело использование взрывов для синтеза сверхтвердых материалов (напр.,алмазов, NiB), создания новых композиционных материалов, получаемых свариваниемметаллов, 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., РодионовВ. Н., Ромашов А. Н., Взрыв на выброс, М., 1963; Действие излучения большоймощности на металлы, М., 1970; Физика взрыва, 2 изд., М., 1975; Куди-новВ. М., К о роте ев А. Я., Сварка взрывом в металлургии, М., 1978; ДерибасА. А., Физика упрочнения и сварки взрывом, 2 изд., Новосиб., 1980. А.Н. Дремин.

Страница «ВЗРЫВ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.