Взрыв - распространённое физическое явление, которое сыграло немалую роль в судьбе человечества. Он может разрушать и убивать, а также нести пользу, защищая человека от таких угроз, как наводнение и астероидная атака. Взрывы различаются по своей природе, но по характеру процесса они всегда разрушительны. Эта сила и является их главной отличительной особенностью.

Слово "взрыв" знакомо каждому. Однако на вопрос о том, что такое взрыв, можно ответить только исходя из того, применительно к чему это слово употребляется. Физически взрыв - это процесс экстремально быстрого выделения энергии и газов в сравнительно небольшом объёме пространства.

Стремительное расширение (тепловое или механическое) газа или иной субстанции, например, когда происходит взрыв гранаты, создаёт ударную волну (зону высокого давления), которая может обладать разрушительной силой.

В биологии под взрывом подразумевают быстрый и масштабный биологический процесс (например, взрыв численности, взрыв видообразования). Таким образом, ответ на вопрос о том, что такое взрыв, зависит от предмета исследования. Однако, как правило, под ним подразумевают именно классический взрыв, о котором и пойдёт речь далее.

Классификация взрывов

Взрывы могут иметь различную природу, мощность. Происходят в различных средах (включая вакуум). По природе возникновения взрывы можно разделить на:

• физические (взрыв лопнувшего шарика и т. д.);
• химические (например, взрыв тротила);
• ядерные и термоядерные взрывы.

Химические взрывы могут протекать в твёрдых, жидких или газообразных веществах, а также воздушных взвесях. Главными при таких взрывах являются окислительно-восстановительные реакции экзотермического типа, либо экзотермические реакции разложения. Примером химического взрыва является взрыв гранаты.

Физические взрывы возникают при нарушении герметичности ёмкостей со сжиженным газом и другими веществами, находящимися под давлением. Также их причиной может стать тепловое расширение жидкостей или газов в составе твёрдого тела с последующим нарушением целостности кристаллической структуры, что приводит к резкому разрушению объекта и возникновению эффекта взрыва.

Мощность взрыва

Мощность взрывов может быть различной: от обычного громкого хлопка из-за лопнувшего воздушного шарика или взорванной петарды до гигантских космических взрывов сверхновых звёзд.

Интенсивность взрыва зависит от количества выделенной энергии и скорости её выделения. При оценке энергии химического взрыва используют такой показатель, как количество выделенной теплоты. Объём энергии при физическом взрыве определяется количеством кинетической энергии адиабатического расширения паров и газов.

Техногенные взрывы

На промышленном предприятии взрывоопасные объекты не редкость, а потому там могут возникнуть такие виды взрывов, как воздушный, наземный и внутренний (внутри технического сооружения). При добыче каменного угля нередкими являются взрывы метана, что особенно характерно для глубоких угольных шахт, где по этой причине имеется дефицит вентиляции. Причём различные угольные пласты имеют разное содержание метана, поэтому и уровень взрывной опасности на шахтах различен. Взрывы метана являются большой проблемой для глубоких шахт Донбасса, что требует усиления контроля и мониторинга его содержания в воздухе рудников.

Взрывоопасные объекты - это ёмкости со сжиженным газом или находящимся под давлением паром. Также военные склады, контейнеры с аммиачной селитрой и многие другие объекты.

Последствия взрыва на производстве могут быть непредсказуемые, в том числе трагические, среди которых лидирующее место занимает возможный выброс химикатов.

Применение взрывов

Эффект взрыва издавна используется человечеством в различных целях, которые можно разделить на мирные и военные. В первом случае речь идёт о создании направленных взрывов для разрушения подлежащих сносу строений, ледяных заторов на реках, при добыче полезных ископаемых, в строительстве. Благодаря им существенно снижаются трудозатраты, необходимые для осуществления поставленных задач.

Взрывчатое вещество - это химическая смесь, которая под действием определённых, легко достигаемых условий, вступает в бурную химическую реакцию, приводящую к быстрому выделению энергии и большого количества газа. По своей природе взрыв такого вещества подобен горению, только протекает оно с огромной скоростью.

Внешние воздействия, которые могут спровоцировать взрыв, бывают следующими:

• механические воздействия (например, удар);
• химический компонент, связанный с добавлением во взрывчатое вещество других составляющих, которые провоцируют начало взрывной реакции;
• температурное воздействие (нагрев взрывчатого вещества или попадание на него искры);
• детонация от близлежащего взрыва.

Степень реакции на внешние воздействия

Степень реакции взрывчатого вещества на любое из воздействий исключительно индивидуальна. Так, некоторые виды пороха легко воспламеняются при нагреве, но остаются инертными под действием химических и механических влияний. Тротил взрывается от детонации других взрывчатых веществ, а к остальным факторам он мало чувствителен. Гремучая ртуть подрывается при всех видах воздействий, а некоторые взрывчатые вещества могут даже взрываться самопроизвольно, что делает такие составы очень опасными и малопригодными для использования.

Как детонирует взрывчатое вещество

Различные взрывчатые вещества взрываются несколько по-разному. Например, для пороха характерна реакция быстрого воспламенения с выделением энергии в течение относительно большого промежутка времени. Поэтому он используется в военном деле для придания скорости патронам и снарядам без разрыва их оболочек.

При другом типе взрыва (детонационный) взрывная реакция распространяется по веществу со сверхзвуковой скоростью и она же является причиной. Это приводит к тому, что энергия выделяется в очень короткий промежуток времени и с огромной скоростью, поэтому металлические капсулы разрывает изнутри. Такой тип взрыва типичен для таких опасных взрывчатых веществ, как гексоген, тротил, аммонит и т. д.

Типы взрывчатых веществ

Особенности чувствительности к внешним воздействиям и показатели взрывной мощности позволяют разделить взрывчатые вещества на 3 основные группы: метательные, инициирующие и бризантные. К метательным относят различные виды пороха. В эту группу входят маломощные взрывные смеси для петард и фейерверков. В военном деле их используют для изготовления осветительных и сигнальных ракет, в качестве источника энергии для патронов и снарядов.

Особенностью инициирующих взрывчатых веществ является чувствительность к внешним факторам. При этом у них невысокая взрывная мощность и тепловыделение. Поэтому их используют в качестве детонатора для бризантных и метательных взрывчаток. Для исключения самоподрыва их тщательно упаковывают.

Бризантные взрывчатые вещества обладают наибольшей взрывной мощностью. Они используются в качестве начинки для бомб, снарядов, мин, ракет и т. д. Наиболее опасными из них является гексоген, тетрил, тэн. Менее мощным взрывчатым веществом является тротил и пластид. Среди наименее мощных - аммиачная селитра. Бризантные вещества с высокой взрывной мощностью обладают и большей чувствительность к внешним воздействиям, что делает их ещё более опасными. Поэтому их используют в комбинации с менее мощными либо другими компонентами, которые приводят к снижению чувствительности.

Параметры взрывчатых веществ

В соответствии с объемами и скоростью энерго- и газовыделения все взрывчатые вещества оценивают по таким параметрам, как бризантность и фугасность. Бризатность характеризует скорость энерговыделения, которая напрямую влияет на разрушающие способности взрывчатого вещества.

Фугасность определяет величину выделения газов и энергии, а значит и количество произведённой при взрыве работы.

По обоим параметрам лидирует гексоген, который является наиболее опасным взрывчатым веществом.

Итак, мы попытались дать ответ на вопрос о том, что такое взрыв. А также рассмотрели основные типы взрывов и способы классификации взрывчатых веществ. Надеемся, что прочитав эту статью, вы получили общее представление о том, что такое взрыв.

Физический взрыв - вызывается изменением физического состояния вещества. Химический взрыв - вызывается быстрым химическим превращением веществ, при котором потенциальная химическая энергия переходит в тепловую и кинетическую энергию расширяющихся продуктов взрыва. Аварийный, это взрыв, произошедший в результате нарушения технологии производства, ошибок обслуживающего персонала, либо ошибок, допущенных при проектировании.

Взрывоопасная "медицинская среда" - представляет часть помещения, в которой взрывчатая среда может возникнуть в малых концентрациях и только на короткое время из-за применения медицинских газов, анестезирующих, коже очищающих или дезинфекционных средств.

Основные поражающие факторы при взрыве - воздушная ударная волна, осколочные поля, метательное воздействие окружающих предметов, термический фактор (высокая температура и пламя), воздействие токсичных продуктов взрыва и горения, психогенный фактор.

Взрывная травма возникает при поражающем воздействии взрыва на людей в замкнутом пространстве или на открытой местности, как правило, характеризующаяся открытыми и закрытыми ранениями, травмами, контузией, кровоизлияниями, в том числе во внутренние органы человека, разрывами барабанных перепонок, переломами костей, ожогами кожи и дыхательных путей, удушьем или отравлением, посттравматическим стрессовым расстройством.

Взрывы на предприятиях промышленности: деформация, разрушение технологического оборудования, энергосистем и транспортных линий, обрушение конструкций и фрагментов помещений, утечка токсических соединений и ядовитых веществ. Взрывоопасные технологические линии:

Зерновые элеваторы: пыль,

Мельничные комбинаты: мука,

Химические предприятия: углеводороды, окислители. Кроме кислорода окислителями являются кислородосодержащие соединения (перхлорат, селитра, порох, термит), отдельные химические элементы (фосфор, бром).

АЗС и нефтеперерабатывающие комплексы: пары и аэрозоли углеводородов.

Дистанция поражений на примере взрыва топливозаправщика 5 т. Baiker U. 1995г.) I. Тепловое поражение воздействия огненного шара: - до 45 м. Не совместимое с жизнью, - до 95 м. Ожоги III ст. - до 145 м. Ожоги II ст. - до 150 м. Ожоги I ст. - до 240 м. Ожоги сетчатки глаз. II. Механические повреждения ударной волной: - до 55 м. Не совместимые с жизнью, - до 95 м. ЧМТ, баротравма легких и ЖКТ, - до 140 м. Разрыв барабанных перепонок.

Взрывная ударная волна может вызывать большие людские потери и разрушение сооружений. Размеры зон поражения зависят от мощности взрыва. Степень использования вторичных мер зависит от вероятности возникновения опасной взрывчатой среды. Опасные площади делятся на разные зоны согласно зависимой от времени и местных условий вероятности присутствия опасной взрывчатой среды.

Зона 0. Площадь, на которой есть постоянная, частая или долговременная опасная взрывчатая среда и где может образоваться опасная концентрация пыли, аэрозолей или паров. Таких как мельницы, сушилки, смесители, силосохранилища, производственные помещения использующие топливо, продуктопроводы, питающие трубы и т.п..

Зона 1. Площадь, на которой по причине концентрации горючих паров, аэрозолей, вихревой, осажденной пыли можно ожидать случайного возникновения опасной взрывчатой среды. Непосредственная близость к загрузочным люкам; на площадках заполняющего или разгружающего оборудования; в зонах с хрупким оборудованием или линиями, сделанными из стекла, керамики и т.п.;

Зона 2.Площадь, на которой можно ожидать появления опасной взрывчатой среды, но очень редко и на короткое время.

Оценка риска пылевого взрыва

В непосредственной близости от устройств, содержащих пыль, из которых она может утекать, осаждаться и скапливаться в опасных концентрациях (мельницы). При взрыве пыли с малой концентрацией, находящейся в среде, головная волна сжатия взрыва может вызвать вихревое движение осажденной пыли, что дает большую концентрацию горючего материала. Риск взрыва пылевой смеси гораздо меньше газовой, паровой или туманной. Зоны аварий при объемных взрывах могут охватывать значительные территории. Авария на газопроводе в Башкирии (июнь 1989 г.) 2 кв. км. Погибших-871, раненых 339 чел. Проблема спасения людей после взрыва и пожара состояла в том, что в пламени сгорели практически все медицинские средства для оказания экстренной помощи, а о подручных средствах в подобных случаях, пострадавшие и спасатели практически забыли.

Основные критерии, определяющие величину санитарных потерь: вид взрывного устройства, мощность взрыва, место взрыва и время суток. В зависимости от количества и локализации повреждения могут быть изолированными, множественными и сочетанными. По тяжести повреждений: легкие, средней тяжести, тяжелые и крайне тяжелые. В таблице 4.1. представлены степени поражения людей в зависимости от величины избыточного давления.

При соприкосновении с взрывным устройством происходит взрывное разрушение наружных частей тела или разрушение (отрыв) сегментов конечностей. Раневой процесс при этом имеет ряд особенностей: - Острая массивная кровопотеря и шок; - Ушибы легких и сердца; - Травматический эндотоксикоз; - Комбинированный характер воздействия поражающих факторов.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ВНУТ­РЕННЕЙ И ВНЕШНЕЙ БАЛЛИСТИКЕ.

Наука, изучающая движение пули (снаряда), называется баллистикой (баллистика от греческого слова БАЛЛО - бросаю). По характеру сил действующих на пулю, баллистика делится на внутреннюю и внешнюю.

Взрывчатыми веществами (ВВ) называются неустойчивые смеси и химические соединения, способные под влиянием незначительных внешних воздействий (удар, трение, укол, нагревание и т.д.) совершать быстрое превращение в газообразное состояние.

Взрывом называется явление чрезвычайно быстрого физического или химического изменения вещества, сопровождающегося таким же быстрым превращением его потенциальной (скрытой) энергии в механическую работу.

Химическая реакция, сопровождающаяся взрывом, называется взрывчатым превращением.

Характерные признаки взрыва следующие: кратковременность процесса - быстрота перехода ВВ из твердого или жидкого состояния в газообразное, т.е. в конечную систему продуктов превращения. В зависимости от химического состава и условий, при которых происходит взрыв, взрывчатые превращения протекают с различными скоростями - от сотых до миллионных долей секунды. Так, заряд бездымного пороха сгорает в винтовке за 0,0012 сек., 1 кг. динамита взрывается в течение 0,00002 сек.; образование газов - наличие большого количества газообразных продуктов взрыва, способных к расширению. Количество выделяющихся при взрыве газообразных продуктов выражается приблизительно следующими цифрами: 1 л. пироксилина дает 994 л. газообразных продуктов взрыва; 1 л. нитроглицерина дает 1121 л. газообразных продуктов взрыва; выделение тепла при реакции взрывчатого превращения, что увеличивает упругость газовых продуктов.

Виды взрывчатых превращений

В зависимости от химического состава ВВ и условий взрыва взрывчатые превращения протекают с различными скоростями, при которых может происходить: быстрое сгорание, собственно взрыв, детонация.

Быстрым сгоранием ВВ называется процесс взрывчатого превращения, распространяющийся по всей массе ВВ со скоростью не более НЕСКОЛЬКИХ метров в секунду. Пример - сгорание на открытом воздухе зерен дымного пороха, протекающее со скоростью 10-12 мм/сек.

В закрытом объеме сгорание ВВ протекает более энергично, чем на воздухе, причем горение сопровождается резким звуком. Пример - горение боевого заряда бездымного пороха в канале ствола (скорость примерно до 10 м/с). Последовательное быстрое сгорание ВВ сопровождается более или менее быстрым нарастанием давления газов в канале ствола, которое по мере образования распространяется в сторону наименьшего сопротивления, выполняя при этом работу по перемещению, выталкиванию из канала ствола пули или снаряда.

Собственно взрыв - процесс разложения ВВ, который протекает с огромной скоростью, измеряемой сотнями метров в секунду. Такой взрыв сопровождается резким нарастанием давления газов в месте взрыва, ударом газов по окружающей среде, что влечет раскалывание и дробление предметов, находящихся в непосредственной близости от места взрыва.

Детонацией называют процесс, распространяющийся по ВВ с максимально возможной для него скоростью взрывчатого превращения, измеряемой обычно тысячами метров в секунду (скорость детонации пироксилина - до 6800 м/с, нитроглицерина - 8200 м/с). К концу взрыва, т.е. к моменту, когда разложится весь заряд, газы еще не успевают расшириться и занимают первоначальный объем ВВ, в связи с чем сразу же развивается громадное давление газов во все стороны. Такой резкий скачок давления и удар газов приводят к дроблению преграды на мельчайшие куски.

Взрывается в течение 0,0001 секунды, выделяя 1.470 калорий тепла и ок. 700 л газа. См. Взрывчатые вещества .

В статье воспроизведен текст из Малой советской энциклопедии .

Взрыв , процесс освобождения большого количества энергии в ограниченном объёме за короткий промежуток времени. В результате В. вещество, заполняющее объём, в котором происходит освобождение энергии, превращается в сильно нагретый газ с очень высоким давлением. Этот газ с большой силой воздействует на окружающую среду, вызывая её движение. Взрыв в твёрдой среде сопровождается её разрушением и дроблением.

Порожденное взрывом движение, при котором происходит резкое повышение давления, плотности и температуры среды, называют взрывной волной . Фронт взрывной волны распространяется по среде с большой скоростью, в результате чего область, охваченная движением, быстро расширяется. Возникновение взрывной волны является характерным следствием В. в различных средах. Если среда отсутствует, то есть взрыв происходит в вакууме , энергия В. переходит в кинетическую энергию разлетающихся во все стороны с большой скоростью продуктов В. Посредством взрывной волны (или разлетающихся продуктов В. в вакууме) В. производит механическое воздействие на объекты, расположенные на различных расстояниях от места В. По мере удаления от места взрыва механическое воздействие взрывной волны ослабевает. Расстояния, на которых взрывные волны создают одинаковую силу воздействия при В. различной энергии, увеличиваются пропорционально кубическому корню из энергии В. Пропорционально этой же величине увеличивается интервал времени воздействия взрывной волны.

Разнообразные виды взрывов различаются физической природой источника энергии и способом её освобождения. Типичными примерами В. являются взрывы химических взрывчатых веществ. Взрывчатые вещества обладают способностью к быстрому химическому разложению, при котором энергия межмолекулярных связей выделяется в виде теплоты . Для взрывчатых веществ характерно увеличение скорости химического разложения при повышении температуры. При сравнительно низкой температуре химическое разложение протекает очень медленно, так что взрывчатое вещество в течение длительного времени может не претерпевать заметного изменения в своём состоянии. В этом случае между взрывчатым веществом и окружающей средой устанавливается тепловое равновесие, при котором непрерывно выделяющиеся небольшие количества теплоты отводятся за пределы вещества посредством теплопроводности. Если создаются условия, при которых выделяющаяся теплота не успевает отводиться за пределы взрывчатого вещества, то благодаря повышению температуры развивается самоускоряющийся процесс химического разложения, который называется тепловым В. В связи с тем, что теплота отводится через внешнюю поверхность взрывчатого вещества, а её выделение происходит во всём объёме вещества, тепловое равновесие может быть также нарушено при увеличении общей массы взрывчатого вещества. Это обстоятельство учитывается при хранении взрывчатых веществ.

Возможен иной процесс осуществления взрыва, при котором химическое превращение распространяется по взрывчатому веществу последовательно от слоя к слою в виде волны. Движущийся с большой скоростью передний фронт такой волны представляет собой ударную волну - резкий (скачкообразный) переход вещества из исходного состояния в состояние с очень высокими давлением и температурой. Взрывчатое вещество, сжатое ударной волной, оказывается в состоянии, при котором химическое разложение протекает очень быстро. В результате область, в которой освобождается энергия, оказывается сосредоточенной в тонком слое, прилегающем к поверхности ударной волны. Выделение энергии обеспечивает сохранение высокого давления в ударной волне на постоянном уровне. Процесс химического превращения взрывчатого вещества, который вводится ударной волной и сопровождается быстрым выделением энергии, называется детонацией . Детонационные волны распространяются по взрывчатому веществу с очень большой скоростью, всегда превышающей скорость звука в исходном веществе. Например, скорости волн детонации в твёрдых взрывчатых веществах составляют несколько км/сек. Тонна твёрдого взрывчатого вещества может превратиться таким способом в плотный газ с очень высоким давлением за 10 -4 сек. Давление в образующихся при этом газах достигает нескольких сотен тысяч атмосфер . Действие взрыва химического взрывчатого вещества может быть усилено в определённом направлении путём применения зарядов взрывчатого вещества специальной формы (см. Кумулятивный эффект ).

К взрывам, связанным с более фундаментальными превращениями веществ, относятся ядерные взрывы . При ядерном взрыве происходит превращение атомных ядер исходного вещества в ядра др. элементов, которое сопровождается освобождением энергии связи элементарных частиц (протонов и нейтронов), входящих в состав атомного ядра. Ядерный В. основан на способности определённых изотопов тяжёлых элементов урана или плутония к делению, при котором ядра исходного вещества распадаются, образуя ядра более лёгких элементов. При делении всех ядер, содержащихся в 50 г урана или плутония, освобождается такое же количество энергии, как и при детонации 1000 т тринитротолуола. Это сравнение показывает, что ядерное превращение способно произвести В. огромной силы. Деление ядра атома урана или плутония может произойти в результате захвата ядром одного нейтрона. Существенно, что в результате деления возникает несколько новых нейтронов, каждый из которых может вызвать деление др. ядер. В результате число делений будет очень быстро нарастать (по закону геометрической прогрессии). Если принять, что при каждом акте деления число нейтронов, способных вызвать деление др. ядер, удваивается, то менее чем за 90 актов деления образуется такое количество нейтронов, которого достаточно для деления ядер, содержащихся в 100 кг урана или плутония. Время, необходимое для деления этого количества вещества, составит ~10 -6 сек. Такой самоускоряющийся процесс называется цепной реакцией (см. Ядерные цепные реакции ). В действительности не все нейтроны, образующиеся при делении, вызывают деление др. ядер. Если общее количество делящегося вещества мало, то большая часть нейтронов будет выходить за пределы вещества, не вызывая деления. В делящемся веществе всегда имеется небольшое количество свободных нейтронов, однако, цепная реакция развивается лишь в том случае, когда число вновь образующихся нейтронов будет превышать число нейтронов, которые не производят деления. Такие условия создаются, когда масса делящегося вещества превосходит так называемую критическую массу . В. происходит при быстром соединении отдельных частей делящегося вещества (масса каждой части меньше критической) в одно целое с общей массой, превосходящей критическую массу, или при сильном сжатии, уменьшающем площадь поверхности вещества и тем самым уменьшающем количество выходящих наружу нейтронов. Для создания таких условий обычно используют В. химического взрывчатого вещества.

Существует др. тип ядерной реакции - реакция синтеза лёгких ядер, сопровождающаяся выделением большого количества энергии. Силы отталкивания одноимённых электрических зарядов (все ядра имеют положительный электрический заряд) препятствуют протеканию реакции синтеза, поэтому для эффективного ядерного превращения такого типа ядра должны обладать высокой энергией. Такие условия могут быть созданы нагреванием веществ до очень высокой температуры. В связи с этим процесс синтеза, протекающий при высокой температуре, называют термоядерной реакцией . При синтезе ядер дейтерия (изотопа водорода ²H) освобождается почти в 3 раза больше энергии, чем при делении такой же массы урана. Необходимая для синтеза температура достигается при ядерном взрыве урана или плутония. Таким образом, если поместить в одном и том же устройстве делящееся вещество и изотопы водорода, то может быть осуществлена реакция синтеза, результатом которой будет В. огромной силы. Помимо мощной взрывной волны, ядерный взрыв сопровождается интенсивным испусканием света и проникающей радиации (см. Поражающие факторы ядерного взрыва ).

В описанных выше типах взрыва освобожденная энергия содержалась первоначально в виде энергии молекулярной или ядерной связи в веществе. Существуют В., в которых выделяющаяся энергия подводится от внешнего источника. Примером такого В. может служить мощный электрический разряд в какой-либо среде. Электрическая энергия в разрядном промежутке выделяется в виде теплоты, превращая среду в ионизованный газ с высокими давлением и температурой. Аналогичное явление происходит при протекании мощного электрического тока по металлическому проводнику, если сила тока оказывается достаточной для быстрого превращения металлического проводника в пар. Явление В. возникает также при воздействии на вещество сфокусированного лазерного излучения (см. Лазер ). Как один из видов взрыва можно рассматривать процесс быстрого освобождения энергии, происходящий в результате внезапного разрушения оболочки, удерживавшей газ с высоким давлением (например, взрыв баллона со сжатым газом). В. может произойти при столкновении твёрдых тел, движущихся навстречу друг другу с большой скоростью. При столкновении кинетическая энергия тел переходит в теплоту в результате распространения по веществу мощной ударной волны, возникающей в момент столкновения. Скорости относительного сближения твёрдых тел, необходимые для того, чтобы в результате столкновения вещество полностью превратилось в пар, измеряются десятками км/сек, развивающиеся при этом давления составляют миллионы атмосфер.

В природе происходит много различных явлений, которые сопровождаются В. Мощные электрические разряды в атмосфере во время грозы (молнии), внезапное извержение вулканов , падение на поверхность Земли крупных метеоритов представляют собой примеры различных видов В. В результате падения Тунгусского метеорита () произошёл В., эквивалентный по количеству выделившейся энергии В. ~10 7 т тринитротолуола. По-видимому, ещё большее количество энергии освободилось в результате взрыва вулкана Кракатау ().

Огромными по масштабу взрывами являются хромосферные вспышки на Солнце. Выделяющаяся при таких вспышках энергия достигает ~10 17 дж (для сравнения укажем, что при В. 10 6 т тринитротолуола выделилась бы энергия, равная 4,2·10 15 дж).

Характер гигантских взрывов, происходящих в космическом пространстве, имеют вспышки новых звёзд . При вспышках, по-видимому в течение нескольких часов, выделяется энергия 10 38 -10 39 дж. Такая энергия излучается Солнцем за 10-100 тыс. лет. Наконец, ещё более гигантские В., выходящие далеко за пределы человеческого воображения, представляют собой вспышки сверхновых звёзд , при которых освобождающаяся энергия достигает ~ 10 43 дж, и В. в ядрах ряда галактик, оценка энергии которых приводит к ~ 10 50 дж.

Взрывы химических взрывчатых веществ применяют как одно из основных средств разрушения. Огромной разрушающей способностью обладают ядерные взрывы. Взрыв одной ядерной бомбы может быть эквивалентен по энергии В. десятков млн. т химического взрывчатого вещества.

Взрывы нашли широкое мирное применение в научных исследованиях и в промышленности. В. позволили достигнуть значительного прогресса в изучении свойств газов, жидкостей и твёрдых тел при высоких давлениях и температурах (см. Давление высокое ). Исследование взрывов играет важную роль в развитии физики неравновесных процессов, изучающей явления переноса массы, импульса и энергии в различных средах, механизмы фазовых переходов вещества, кинетику химических реакций и т. п. Под воздействием В. могут быть достигнуты такие состояния веществ, которые оказываются недоступными при др. способах исследования. Мощное сжатие канала электрического разряда посредством В. химического взрывчатого вещества даёт возможность получать в течение короткого промежутка времени магнитные поля огромной напряжённости [до 1,1 Га/м (до 14 млн э), см. Магнитное поле . Интенсивное испускание света при В. химического взрывчатого вещества в газе может использоваться для возбуждения оптического квантового генератора (лазера). Под действием высокого давления, которое создаётся при детонации взрывчатого вещества, осуществляются взрывное штампование , взрывная сварка и взрывное упрочнение металлов .

Экспериментальное изучение В. состоит в измерении скоростей распространения взрывных волн и скоростей перемещения вещества, измерении быстро изменяющегося давления, распределений плотности, интенсивности и спектрального состава электромагнитного и др. видов излучения, испускаемого при В. Эти данные позволяют получить сведения о скорости протекания различных процессов, сопровождающих В., и определить общее количество освобождающейся энергии. Давление и плотность вещества в ударной волне связаны определёнными соотношениями со скоростью движения ударной волны и скоростью перемещения вещества. Это обстоятельство позволяет, например, на основании измерений скоростей вычислить давления и плотности в тех случаях, когда их непосредственное измерение оказывается по какой-либо причине недоступным. Для измерений основных параметров, характеризующих состояние и скорость перемещения среды, применяются различные датчики, преобразующие определенный вид воздействия в электрический сигнал, который записывается при помощи осциллографа или др. регистрирующего прибора. Современная электронная аппаратура позволяет регистрировать явления, происходящие в течение интервалов времени ~ 10 -11 сек. Измерения интенсивности и спектрального состава светового излучения при помощи специальных фотоэлементов и спектрографов служат источником информации о температуре вещества. Широкое применение для регистрации явлений, сопровождающих В., имеет скоростная фотосъёмка, которая может производиться со скоростью, достигающей 10 9 кадров в 1 сек.

В лабораторных исследованиях ударных волн в газах часто используется специальное устройство - ударная труба (см. Аэродинамическая труба ). Ударная волна в такой трубе создаётся в результате быстрого разрушения мембраны, разделяющей газ с высоким и низким давлением (такой процесс можно рассматривать как наиболее простой вид В.). При исследовании волн в ударных трубах эффективно применяются интерферометры и полутеневые оптические установки, действие которых основано на изменении показателя преломления газа вследствие изменения его плотности.

Взрывные волны, распространяющиеся на большие расстояния от места их возникновения, служат источником информации о строении атмосферы и внутренних слоёв Земли. Волны на очень больших расстояниях от места В. регистрируются высокочувствительной аппаратурой, позволяющей фиксировать колебания давления в воздухе до 10 -6 атмосферы (0,1 н/м²) или перемещения почвы ~ 10 -9 м.

Литература :

• Садовский М. А., Механическое действие воздушных ударных волн взрыва по данным экспериментальных исследований, в сб.: Физика взрыва, № 1, М., 1952;
• Баум Ф. А., Станюкович К. П. и Шехтер Б. И., Физика взрыва, М., 1959;
• Андреев К. К. и Беляев А. Ф., Теория взрывчатых веществ, М., 1960:
• Покровский Г. И., Взрыв, М., 1964;
• Ляхов Г. М., Основы динамики взрыва в грунтах и жидких средах, М., 1964;
• Докучаев М. М., Родионов В. Н., Ромашов А. Н., Взрыв на выброс, М., 1963:
• Коул Р., Подводные взрывы, пер. с англ., М., 1950;
• Подземные ядерные взрывы, пер. с англ., М., 1962;
• Действие ядерного оружия, пер. с англ., М., 1960;
• Горбацкий В. Г., Космические взрывы, М., 1967;
• Дубовик А. С., Фотографическая регистрация быстропротекающих процессов, М., 1964.

К. Е. Губкин.

Эта статья или раздел использует текст

На предприятиях общественного питания используют и перерабатывают горючее и взрывоопасное сырье в различном агрегатном состоянии (эссенции, органические кислоты, жиры, масла, мука, сахарная пудра и др.). Кроме того, производство оснащено сосудами и аппаратами, работающими под избыточным давлением, в том числе холодильными установками, хладагентом которых, как правило, является взрывоопасный газ или аммиак. Для нагрева, сушки, обжарки, варки, выпечки применяют тепловое оборудование, работающее на тепловом проявлении электрического тока, газовом, жидком и твердом топливе. Исходя из свойств обращающихся веществ, характера технологических процессов, пищевое производство относят к числу взрыво- и пожароопасных.

Взрывом называется быстрое выделение энергии, связанное с внезапным изменением состояния вещества, сопровождаемое разрушением окружающей среды и распространением в ней ударной или взрывной волны, переходом начальной энергии в энергию движения вещества.

При взрыве развиваются давления в десятки и сотни тысяч атмосфер, а скорости движения взрывчатого вещества измеряются километрами в секунду.

Взрывчатые вещества - это соединения или смеси, способные к быстрому, самораспространяющемуся химическому превращению с образованием газов и выделением значительного количества тепла. Такое превращение, возникнув в какой-либо точке под воздействием соответствующего импульса (нагрева, механического удара, взрыва другого взрывчатого вещества), распространяется с большой скоростью на всю массу взрывчатого вещества.

Быстрое образование значительных объемов газов и их нагрев до высоких температур (1800 ... 3800 °С) за счет теплоты реакции объясняют причину возникновения на месте взрыва высокого давления.

В отличие от сгорания обычного топлива реакция взрыва протекает без участия кислорода воздуха и вследствие больших скоростей процесса позволяет получить в небольшом объеме огромные мощности. Например, 1 кг угля требует около 11 м 3 воздуха, при этом выделяется приблизительно 9300 Вт теплоты. Взрыв 1 кг гек-согена, занимающего объем 0,00065 м 3 происходит за стотысячную долю секунды и сопровождается выделением 1580 Вт теплоты.

В некоторых случаях исходная энергия с самого начала представляет собой тепловую энергию сжатых газов. В какой-то момент, вследствие снятия или ослабления связей, газы могут расширяться и произойдет взрыв. К такому роду взрыва можно отнести взрыв баллонов со сжатыми газами. Близкими к этому виду взрывов относят взрывы паровых котлов. Однако исходная энергия сжатых газов у них составляет лишь часть энергии взрыва; существенную роль здесь играет наличие перегретой жидкости, которая может быстро испариться при снижении давления.

Причины и характер возникновения взрыва могут быть различными.

Цепная теория возникновения газового взрыва определяет условия, при которых происходят цепные реакции. Цепные реакции -это химические реакции, в которых появляются активные вещества (свободные радикалы). Свободные радикалы в отличие от молекул обладают свободными ненасыщенными валентностями, что приводит к легкому их взаимодействию с исходными молекулами. При взаимодействии свободного радикала с молекулой происходит разрыв одной из валентных связей последней и, таким образом, в результате реакции образуется новый свободный радикал. Этот радикал, в свою очередь, легко реагирует с другой исходной молекулой, вновь образуя при этом свободный радикал. В результате путем повторения этих циклов происходит лавинообразное нарастание числа активных центров взрывоопасности.

Тепловая энергия исходит из условий нарушения теплового равновесия, при котором приход тепла вследствие реакции становится больше теплоотдачи. Возникающий в системе разогрев дополнительно воздействует на реакцию. В результате возникает прогрессивное нарастание скорости реакции, приводящее при определенных условиях к взрыву. При тепловом воздействии может образоваться взрыв большой мощности и сравнительно медленное горение.

Возникновение взрыва при ударе связано с действием локальных микроскопических разогревов, которые особенно сильны из-за наличия при ударе очень высокого давления. Локальные разогревы охватывают огромное количество молекул и при определенных условиях приводят к взрыву.

Возникающие при взрыве сжатие и движение окружающей среды (воздуха, воды, грунта) передаются все более и более удаленным слоям. В среде распространяется особого рода возмущение - ударная, или взрывная, волна. Когда эта волна приходит в какую-либо точку пространства, то плотность, температура и давление скачком повышаются и вещество среды начинает двигаться в направлении распространения волны. Скорость распространения сильной ударной волны, как правило, значительно превышает скорость звука. По мере распространения эта скорость уменьшается, и в конце концов ударная волна превращается в обычную звуковую волну.

Вблизи от очага взрыва скорость движения воздуха может достигать тысяч метров в секунду, а кинетическая энергия движущегося воздуха равна 50% полной энергии ударной волны.

При распространении ударной волны не в инертной среде, а, например, во взрывчатом веществе она может вызвать быстрое его химическое превращение, которое распространяется по веществу со скоростью волны, поддерживает ударную волну и не дает ей затухнуть. Это явление называется детонацией , а ударная волна, способствующая быстрой реакции, называется детонационной волной.

Как правило, любой взрыв вызывает пожары. Горением называется сложный физико-химический процесс взаимодействия горючего вещества и окислителя. Окислителями в процессе горения могут быть кислород, хлор, бром и некоторые другие вещества, такие, как азотная кислота, бертолетова соль и перекись натрия. Обычным окислителем в процессах горения является кислород, находящийся в воздухе. Реакция окисления при определенных условиях может самоускоряться. Этот процесс самоускорения реакции окисления с переходом ее в горение называется самовоспламенением. Условиями для возникновения и протекания горения в этом случае является наличие горючего вещества, кислорода воздуха и источника воспламенения. Горючее вещество и кислород являются реагирующими веществами и составляют горючую систему, а источник воспламенения вызывает в ней реакцию горения.

Горючие системы могут быть химически однородными и неоднородными. К химически однородным относятся системы, в которых горючее вещество и воздух равномерно перемешаны друг с другом, например смеси горючих газов, паров или пылей с воздухом.

К химически неоднородным относятся системы, в которых горючее вещество и воздух имеют поверхности раздела, например твердые горючие материалы и жидкости, струи горючих газов и паров, поступающих в воздух. При. горении химически неоднородных горючих систем кислород воздуха непрерывно диффундирует сквозь продукты сгорания к горючему веществу и затем вступает с ним в реакцию.

Выделившаяся в зоне горения теплота воспринимается продуктами сгорания, вследствие чего они нагреваются до высокой температуры, которая называется температурой горения.

Кинетическое горение, т. е. горение химически однородной горючей смеси газов, паров или пыли с воздухом, протекает различно. Если горючая смесь поступает с определенной скоростью из горелки, то она сгорает устойчивым пламенем. Горение этой же смеси, заполнившей замкнутый объем, может вызвать химический взрыв.

Кинетическое горение возможно только при определенном соотношении газа, паров, пыли и воздуха. Минимальная и максимальная концентрации горючих веществ в воздухе, способных воспламеняться, называются нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения (взрыва).

Все смеси, концентрации которых находятся между пределами воспламенения, называют взрыво- и пожароопасными.

Смеси, концентрации которых находятся ниже нижнего и выше верхнего пределов воспламенения, в замкнутых объемах гореть не способны и считаются безопасными. Однако смеси, концентрация которых находится выше верхнего предела воспламенения, при выходе из замкнутого объема воздуха способны гореть диффузионным пламенем, т. е. ведут себя как пары и газы, не смешанные с воздухом.

Концентрационные пределы воспламенения непостоянны и зависят от ряда факторов. Большое влияние на изменение пределов воспламенения оказывают мощность источника воспламенения, примесь инертных газов и паров, температура и давление горючей смеси.

Увеличение мощности источника воспламенения ведет к расширению области воспламенения (взрыва) с понижением нижнего предела и повышением верхнего предела воспламенения.

При введении негорючих газов в взрывчатую смесь происходит резкое уменьшение верхнего предела воспламенения и незначительное изменение нижнего. Область воспламенения сокращается и при определенной концентрации негорючих газов смесь перестает воспламеняться.

С повышением начальной температуры взрывчатой смеси промежуток воспламенения ее расширяется, при этом нижний предел уменьшается, а верхний увеличивается.

При уменьшении давления горючей смеси ниже нормального происходит уменьшение области воспламенения. При низком давлении смесь становится безопасной.

При нижнем пределе воспламенения смеси количество выделяемого тепла незначительно и поэтому давление при взрыве не превышает 0,30 ... 0,35 МПа. С увеличением концентрации горючего вещества растет давление взрыва. Оно для большинства смесей составляет 1,2 МПа.

При дальнейшем повышении концентрации горючего вещества давление взрыва снижается и на верхнем пределе воспламенения становится таким же, как и на нижнем.

Взрывоопасные свойства смесей паров с воздухом не отличаются от свойств смесей горючих газов с воздухом. Концентрация насыщенных паров жидкости находится в определенной взаимосвязи с ее температурой. Эти температуры называют температурными пределами воспламенения (взрываемости).

Верхним температурным пределом называется та наибольшая температура жидкости, при которой образуется смесь насыщенных паров с воздухом, еще способная воспламеняться, однако выше этой температуры образовавшиеся пары в смеси с воздухом в замкнутом объеме воспламеняться не могут.

Нижним температурным пределом называется та наименьшая температура жидкости, при которой образуется смесь насыщенных паров с воздухом, способная воспламеняться при поднесении к ней источника воспламенения. При более низкой температуре жидкости смесь паров с воздухом не способна воспламеняться.

Нижний температурный предел воспламенения жидкостей иначе называется температурой вспышки, которая принята за основу классификации жидкостей по степени их пожарной опасности. Так, жидкости, имеющие температуру вспышки до 45 °С, называют легковоспламеняющимися, а выше 45 °С - горючими.

На пищевых предприятиях многие технологические процессы сопровождаются выделением мелкодисперсной органической пыли (мучной, сахарной пудры, крахмальной и др.), которая при определенной концентрации образует взрывоопасную пылевоздушную смесь.

Пыль может находиться в двух состояниях: взвешенной в воздухе (аэрозоль) и осевшей на стенах, потолках, конструктивных частях оборудования и т. д. (аэрогель).

Аэрогель характеризуется температурой самовоспламенения, мало отличающейся от температуры самовоспламенения твердого вещества.

Температура самовоспламенения аэрозоля всегда значительно выше, чем у аэрогеля, и даже превышает температуру самовоспламенения паров и газов. Объясняется это тем, что концентрация горючего вещества в единице объема аэрозоля в сотни раз меньше, чем у аэрогеля, поэтому скорость выделения тепла может превышать скорость теплоотдачи только при значительно высокой температуре.

В табл. приведены температуры самовоспламенения аэрогеля и аэрозоля некоторых пылей.

Как и у газовых смесей, воспламенение и распространение пламени по всему объему аэрозоля возникают только в том случае, если его концентрация находится выше нижнего предела воспламенения.

Что касается верхних пределов воспламенения аэрозолей, то они настолько велики, что в большинстве случаев практически недостижимы. Например, концентрация верхнего предела воспламенения сахарной пыли равна 13500 г/м 3 .

Температура самовоспламенения горючих веществ разнообразна. У одних она превышает 500 °С, у других находится в пределах окружающей среды, которую в среднем можно принять 0 ... 50°С.

Например, желтый фосфор при температуре 15°С самонагревается и загорается. Вещества, способные самовоспламеняться без нагрева, представляют большую пожарную опасность и называются самовозгорающимися, а процесс самонагревания их до стадии горения определяют термином самовозгорание. Самовозгорающиеся вещества подразделяют на три группы:

вещества, самовозгорающиеся от воздействия на них воздуха (растительные масла, животные жиры, бурый и каменный угли, сульфиды железа, желтый фосфор и др.);

вещества, самовозгорающиеся от воздействия на них воды (калий, натрий, карбид кальция, карбиды щелочных металлов, фосфористые кальций и натрий, негашеная известь и др.);

вещества, самовозгорающиеся при смешивании друг с другом (ацетилен, водород, метан и этилен в смеси с хлором; перманганат калия, смешанный с глицерином или этиленгликолем; скипидар в хлоре и др.).

Большую взрыво- и пожароопасность на пищевых предприятиях представляет смесь органической пыли с воздухом.

По пожароопасности все пыли в зависимости от их свойств подразделяют на взрывоопасные в состоянии аэрозоля и пожароопасные в состоянии аэрогеля.

К первому классу по взрывоопасности относят пыли с нижним пределом воспламенения (взрываемости) до 15 г/м 3 . К этому классу относится пыль серы, канифоли, сахарной пудры и др.

Ко второму классу причисляют взрывоопасную пыль с нижним пределом воспламенения (взрываемости) 16 ... 65 г/м 3 . К этой группе относится пыль крахмала, муки, лигнина и др.

Пыли в состоянии аэрогеля по пожароопасности также делятся на два класса: первый класс - наиболее пожароопасные с температурой самовоспламенения до 250 °С (например, табачная пыль - 205 °С, зерновая - 250 °С); второй класс - пожароопасные с температурой самовоспламенения выше 250 °С (например, древесные опилки - 275 °С).