1612727554-7422b28b59adffe5b22446310d759047 (828458), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Опытное определение тепловых эффектов Опытное определение тепловых эффектов (теплот сгорания и взрывчатого превращения) производится с помощью калориметрической установки, основной частью которой является калориметрическая бомба. Калорнметрнческая бомба (рис. 25) обычной калориметрической установки представляет собой стакан из хромово- никелевой (нержавеющей и кислотоупорной) стали емкостью около 300 сма. На стакан навинчивается массивная крышка, закрывающая бомбу. Для надежной герметизации используется свинцовая прокладка. Обычные бомбы рассчитаны на сравнительно невысокие давления (100 †2 ати); для проведения опыз тов при давлениях 3 — 4 тысячи аги употребляются бомбы специальной конструкции.
Второй частью калориметрической установки является собственно кало. риметр, состоящий из латунного никелированного калориметрического бачка и медного защитного калориметрического сосуда. В бачок наливается определенное Г количество воды, которая тщательно размешивается пропеллерной мешал- температуру. За изменением темпераРкс 25 Кало кмет кческая тУРы воды в бачке наблюдают при по- бомба; 1 — стакан, 2 — крыш- моши точного термометра Бекмана.
ка, З,  — контакты, б — тк- Бачок помещается в защитной изотергель. мической или адиабатнческой оболоч- ке и закрывается сверху крышкой. Защитный сосуд представляет собой двухстенный цилиндр с двойным дном. Стенки сосуда (наружная и внутренняя) полированные, что уменьшает поглощение сосудом лучистой энер, 'гии. Кроме того, пространство между стенками заполнено водой. Вследствие того, что масса воды значительна и стенки полированные, температура сосуда почти не изменяется во время опыта, 95 б 151 опытное опгвдвлвнив тепловых эеевктов Общий вид калориметрической установки с изотермической оболочкой показан на рис.
26. Для определения количества тепла, выделяющегося при сгорании или взрывчатом превращении, берется несколько граммов тщательно высушенного вещества. Навеска помещается в платиновый или кварцевый тигель, устанавливаемый внутри бомбы. При определении теплоты сгорания в бомбу вводится кислород Рис. 26. Калориметрическая установка: 1 — калориметрическая бомба, 2 — калориметрический бачок, 8 в мешалка, 4 — термометр, б †иаотер- мическая калориметрнческая оболочка. до давления 25 ати, а при определении теплоты взрывчатого превращения вводится азот, или же создается вакуум в несколько миллиметров ртутного столба. Воспламенение вещества производится железной проволочкой, накаливаемой электрическим током, Тепло, выделяющееся в бомбе прн сгорании или взрыве, передается воде, изменение температуры которой наблюдается по термометру, Количество теплоты, выделяющейся в бомбе, Расходуется на нагрев воды и калориметра, т.
е. Я = с (Т, — Т„) = (Ж+ %'о)(Т, — Т„), (15,1) твгмохимия вз»ывч»тых веществ (гл. ш где Ю вЂ” теплоемкость взятой воды и У» — темплоемкость аппаратуры («водяное значение» или водяной эквивалент): Т,— конечная и Т, — начальная температура калориметра; Ю определяется непосредственно взвешиванием воды; яг« является постоянной данного прибора. «Водяное значение» калориметра обычно определяется путем сожжения в бомбе стандартного химически чистого препарата, теплота сгорания которого известна; тогда неизвестной в выражении (15,1) оказывается только величина Уо, которая легко определяется по данным опыта. При этом методе определения «водяного значения» автоматически учитывается влияние различных факторов: работа мешалки, влияние теплоотдачи выступающих частей установки, ошибка от изменения теплоемкости воды с температурой.
В качестве стандартных веществ употребляются обычно химически чистая бензойная или салициловая кислоты, нафталин, камфара и др. Кроме У«' и й7«, для определения Я необходимо знать разность температур (Т,— Т«). Т, берется непосредственно из опыта. Что же касается Т„то благодаря радиации тепла в окружающую среду максимальное показание термометра оказывается меньшим максимально возможного значения Т» (в случае отсутствия радиации) на некоторую величину ЬТ ° оТ, называемая поправкой иа радиацию, вычисляется из данных опыта. Необходимо отметить, что если по описанному методу возможно определение теплоты сгорания в кислороде всех горючих веществ, то определение теплоты взрывчатого превращения в атмосфере азота или вакууме возможно только для взрывчатых веществ, легко воспламеняющихся от накаленной проволочки.
К ним относятся такие ВВ, как пироксилин, пороха, нитроглицерин и т. п. Определение теплоты взрыва иитроароматических взрывчатых веществ производят расчетом или экспериментально в специальных калориметрических установках с бомбами емкостью до 30 литров. Инициирование взрывчатого .превращения осуществляется в этом случае при помощи алек. тродетонатора. $ !6.
Температура взрыва Под температурой взрыва понимают ту максимальную температуру, до которой оказываются нагретыми продукты превращения ВВ. Непосредственное опытное определение температуры взрыва является до настоящего времени затруднительным. Трудности измерения обусловлены тем, что промежуток времени, в течение которого достигается максимальная температура, крайне мал, твмпврлтуРА ВзрыВА 91 а по достижении максимума температура продуктов взрыва начинает быстро падать. Обычные методы измерения сравнительно невысоких температур, в которых измеряющий прибор должен находиться в контакте с нагретым телом, не могут быть использованы для измерения высоких температур.
При температурах выше 2000' К практически пригодными являются только оптические методы. Невозможность измерения температуры взрыва контактным способом обусловлена, также значительными механическими эффектами взрыва. Для определения температуры взрыва используется оптическая пирометрня, так как взрыв всегда сопровождается вспышкой света. Такого рода опыты ставились неоднократно многими исследователями (Мюраур, Патри, Вуд).
Однако эти опыты не дали положительных результатов. Отрицательный результат этих опытов объясняется тем, что фактически фиксировалось свечение, вызванное вторичными явлениями. Так, Мюраур с сотрудниками установил, что значительное количество света при взрыве обусловлено свечением окружающей атмосферы прн прохождении через нее ударной волны.
Прн этом возбуждается как сплошной, так и лннейчатый спектр веществ, входящих в состав окружающей атмосферы. В 1945 г. Аленцев, Беляев, Соболев и Степанов разработали более совершенную методику спектроскопического определения температуры свечения взрыва взрывчатых веществ. Ниже кратко излагается метод этих авторов н полученные имн результаты. Для устранения свечения, вызванного ударной волной в атмосфере, и приближения к условиям, которые предполагаются прн вычислениях (см. ниже), взрыв производился в водяной оболочке. Оказалось, что свечение сосредоточено в объеме пробирки, в которой находилось ВВ перед взрывом. Кроме того, поверхностная яркость свечения была совершенно равномерна.
Спектр получался оплошным. Все это позволило авторам предположить, что в условиях опыта фиксировалось свечение накаленных продуктов взрыва в первоначальном объеме заряда, а фотографический снимок позволяет судить о максимальной температуре, так как с ее пониженнем яркость быстро падает. Для определения температуры был избран метод, при котором измеряется относительное распределение энергии в опектре в зависимости от длины волны. Для взрывчатых веществ установлено, что при взрыве онн излучают сплошной спектр, т. е. продукты взрыва являются термичевкими излучателями.
7 Фвзивв взрввз теРмохимия ВзРМВчатых ВешестВ [гл. Ш Распределение энергии в спектре серого тела при постоянной поглощательной способности а определяется зависимостью с. 7(Л, Т) за = аЛ 'С,е 'т' с(Л, (16,1) где ЦЛ, Т) — спектральная светимость, Л вЂ” длина волны, С~ и лс. Ст — константы: С1=2псзй=3,74 10з смз эрг7сек, Сз — — — ' —— л = 1,432 см ° град (с — скорость света, й — постоянная Планка и й — постоянная Больцмана), Т вЂ” температура. Логарифмируя, получим: 1п 7+5 !п Л+сопз1= — — „'. ,7'(2, у) /5 Опыт подтверждает, что связь между 1 /0 1(Л, Т) и — для свечения взрыва действительно является линейной.
Для пой строения графика 1 (Л, Т) в зависимости 1 от — полученные спектрограммы обрабаур г5 рй тывались на микрофотометре. Марки интенсивности получались от эталонной "Ралаааииа бандлампы с вольфрамовой лентой при температуры взрыва глио кольлииитрата. температуре ленты 2526 К через ступенчатый ослабитель. Экспозиция 10 ' сек. Результаты обработки одного из снимков для гликольдинитрата приведены на рис. 27. Предварительно было установлено, что форма кривых почернвния для использованных пластинок для экспозиции 1О-з сек и меньше, не зависит от экспозиции. Определенная таким образом температура является цветовой температурой. Для тел, излучение которых не селективно (черное или серое тело), она совпадает с истинной температурой Обозначив левую часть (16,2) через 1(Л, Т), получим: У(Л, Т)= — ~+ (16,3) 1 т.
е. для серого тела между )(Л, Т) и —. существует линейная Л зависимость. В координатах ( — „.)(Л, Т) ) зависимость (!6,3) будет представлена прямой с тангенсом угла наклона ф, определяющим температуру исследуемого источника света: ~5 с, ~кт т 99 6 161 темперлтррл взрывл тела. Для большинства металлов н их окислов, проявляющих некоторую селективность излучения, цветовая температура несколько больше истинной и отличается от нее на несколько десятков градусов. Средние значения температур, полученные по нескольким снимкам каждая, приведены в табл.
38. Таблица 36 Температура взрыва некоторых жидких ВВ т, к (ейсп.) т, к 1рлсчет) Плотность, т)ела вв 1,21 1,60 1,50 Метилнитрат .. Глицериитринитрат Глнкольлинитрат 5050 3!50 3160 4560 4520 4700 Авторы полагают, что температуры определены с точнэстью + 100'. Точность приведенного метода определения температуры взрыва нуждается в более детальном исследовании в направлении установления степени соответствия между излу- чением продуктов взрыва и излучением абсолютно черного тела.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
