Взрывчатые вещества. История создания и научных исследований свойств

История создания взрывчатых веществ

Всякое взрывчатое вещество (ВВ) представляет собой систему молекул, способную к быстрому химическому разложению, с образованием значительных объемов газов при очень высокой температуре, для получения в месте взрыва мощных давлений. Быстрота и кратковременность таких превращений не препятствуют совершению огромной механической работы. Например, при взрыве 18 г гремучего газа, состоящего из водорода и кислорода, выделяется количество тепла, эквивалентное 29 тыс. кг/м механической работы. Способность к выделению тепла является непременным условием для ВВ.История создания взрывчатых веществ Если данная система молекул не способна к экзотермическому превращению, то она не может обладать и взрывчатыми свойствами. Простейшие ВВ, вероятно, были известны человечеству еще в глубокой древности, но первые исторические сведения об изобретении селитро-серо-угольного пороха связаны с именем Рожера Бэкона и могут быть отнесены к 13 веку.

История создания взрывчатых веществ Рожер Бэкон

В течение долгого времени упомянутый порох оставался единственным общеупотребительным ВВ. В 1756 году Леблонд пытался приготовить порох без серы, а в 1788 году Бертолле и Лавуазье пробовали прибавлять к нему бертолетову соль. В 1846 году Шонебейн приготовил пироксилин, а годом позже Собреро получил нитроглицерин. Нобель в 1864 году нашел способ приготовления динамитов.

Возможно, вам также будет интересна статья:  Чернобыль. История катастрофы

Применение пироксилина привело в 80-х годах 19 века французского инженера Виелля к выработке разнообразных бездымных порохов. В дальнейшем была разработана область нитропроизводных ароматического ряда. Относящаяся сюда пикриновая кислота была предложена Тюрпином в 1866 году для снаряжения артиллерийских снарядов и начала затем применяться повсюду для изготовления мелинита, лиддита, шимозы и прочих.
Кроме пикриновой кислоты, в начале 20 века получил широкое применение тринитротолуол, а также испытывался тринитробензол.История создания взрывчатых веществ Образцом сложных взрывчатых соединений могут служить тетранитрометиланилин, или тетрил, тринитроксилол и тетрапитрометан. Важное значение приобретают соли азотисто-водородной кислоты (азиды).

ВВ бывают как в твердом, так и в жидком и газообразном состояниях. В состав взрывчатых смесей могут входить тела, взрывчатые сами по себе (нитроглицерин и пироксилин дают гремучий студень), или одни невзрывчатые тела (обыкновенный черный порох). В том и другом случае огромное количество выделяемой при взрыве энергии получается за счет перегруппировки атомов рядом лежащих молекул. Обыкновенно рядом с веществами, богатыми кислородом (например, жидкий воздух, аммиачная селитра и прочие), вводят вещества, богатые углеродом и водородом (например, уголь, нефть, парафин и другие), или металлы (алюминий, сернистые металлы и так далее).

Возможно, вам также будет интересна статья: Первая полярная станция СССР

Цель таких сочетаний — получение больших количеств тепла, выделяющихся при соединении углерода и кислорода в момент взрыва, вследствие чего поднимается давление образующихся газообразных продуктов. По характеру действия на препятствия, ВВ делят на бризантные (гремучая ртуть, нитроглицерин, пироксилин и так далее) и метательные (например, черные и бездымные порохи).

Экспериментальное определение тепла, получаемого при взрывчатых превращениях, производится посредством так называемой калориметрической бомбы Вертело при очень высокой температуре и при давлении в 150-200 атм. Опытные данные показывают, что теплота, выделяемая при взрыве 1 кг взрывчатых веществ, составляет: для нитроглицерина 1570 кал., для динамита 1290 кал., для пироксилина 1100 кал., для тетрила 890 кал., для пикриновой кислоты 810 кал., для тринитротолуола 730 кал., для дымного военного пороха 720 кал., для гремучей ртути 400 кал. и для азида свинца 360 кал.

С изменением плотности заряжания изменяется и реакция взрывчатого разложения, а следовательно, изменяется и теплота взрыва. С увеличением плотности заряжания теплота увеличивается. Параллельно определению тепла производится исследование продуктов, получающихся при взрыве (газовый анализ), отмечается объем выделившихся газов и вычисляется максимальная температура взрыва. Практическое решение всех этих вопросов сопряжено со значительными затруднениями. На опыте приходится ожидать полного охлаждения продуктов взрыва, раньше чем собирать и исследовать их.

Необходимо учитывать изменения, происходящие в объеме и составе газов, при переходе их от высоких температур взрыва к более низкой температуре. Можно собрать и определить объем только постоянных газов (например, СО2, СО, Н2, Н2, О2 и других), жидкие же продукты взрыва в парообразном состоянии прямому измерению не поддаются. Анализ продуктов взрыва затрудняется еще тем обстоятельством, что многие вещества при температуре в 3000-4000°С способны диссоциировать в момент взрыва.

Возможно, вам также будет интересна статья: Ракетное вооружение самолетов

Когда же температура падает, происходят дальнейшие реакции, приводящие данную систему к другому равновесному состоянию. Можно, впрочем, предположить, что явление диссоциации сильно задерживается, благодаря влиянию другого фактора, а именно — высокому давлению. Вычисление максимальной температуры при взрыве также страдает некоторой неопределенностью, ввиду недостаточности сведений о теплоемкостях.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *