1612727554-7422b28b59adffe5b22446310d759047 (828458), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Попытки использовать этот метод для определения температуры взрыва порошкообразных ВВ оказались безуспешными. Так, для тана при плотности заряда 0,9 г/сма температура оказалась равной 6650' К, т. е. значительно большей, чем расчетная. Увеличение плотности заряда до 1,1 г/сма снизило температуру до 5750'К.
При еще больших плотностях (1,60 г/см') яркость вспышки настолько падала, что спектрограммы, полученные на особо чувствительных пластинках, оказались непригодными для обработки. Эти опыты с несомненностью указывают на резкое уменьшение температуры свечения с увеличением плотности порошкообразных взрывчатых веществ. Весьма высокие температуры, фиксируемые при малых плотностях зарядов, должны быть отнесены за счет свечения пузырьков воздуха, сжимаемых взрывом до очень высоких давлений. Петерсон взрывал заряды из чередующихся слоев поваренной соли и очень плотного пластичного взрывчатого вешества в воде.
Оказалось, что взрывчатое вещество с почти полностью удаленным воздухом излучает при детонации очень мало света, а нз слоя соли при прохождении ударной волны излучается интенсивный свет (свечение сжатых воздушных пузырьков). Гемминг показал, что при взрыве зарядов из порошкообразных взрывчатых вешеств свечение меняется в зависимости от природы газа, заполняющего промежутки между зернами. Данные табл. 38 показывают, что температура взрыва жидких ВВ, для которых в условиях постановки опыта 100 1гл. ш ТВРмохимня ВВРыВчлтых ВешастВ исключалось температурное свечение окружающей среды и пузырьков газа, оказывается значительно ниже расчетной.
Последняя определяется в предположении адиабатического про- текания процесса взрыва. При расчете предполагается, что вся энергия взрыва является тепловой энергией, между тем теоретические сообра- жения, развитые Ландау и Станюковичем, показывают, что для конденсированных взрывчатых веществ часть давления не дол- жна зависеть от температуры, а должна определяться упругими силами отталкивания. Из этого следует, что чем больше началь- ная.плотность заряда взрывчатого вещества, тем большая часть энергии взрыва должна превращаться в энергию упругой дефор- мации. Следовательно, чем выше плотность заряда данного ВВ, тем ниже, при прочих равных условиях, должна быть темпера- тура продуктов детонации за фронтом детонационной волны. Далее при расчете температуры взрыва принимается во внима- ние только зависимость теплоемкости от температуры, но не учитывается ее зависимость от давления, так как последняя сла- бо изучена.
Возможно, что более правильно при тех давлениях и плотностях, которые характерны для детонации, считать, как это делают Аленцев, Соболев и Беляев, теплоемкость продуктов детонации равной теплоемкости твердого тела или жидкости. Подсчитаем, предполагая, что продукты детонации ведут себя подобно твердым телам, температуру взрыва гликольдинит- рита, теплота взрыва которого равна лс„= 1580 ккал/кг = = 240 ккал/моль, Для твердых тел теплоемкость при постоянном объеме с, стремится при высоких температурах к определенному пределу где п — число атомов, входящих в молекулу. Воспользовавшись этим правилом, найдем теплоемкость про- дуктов взрыва гликольдинитрата СяН4Хя04, образующего при взрыве продукты, состоящие из 14 грамм-атомов на грамм-моле- кулу ВВ.
Теплоемкость продуктов взрыва равна с„= 5,96 ° 14 = 83,44 ' —. Температуру продуктов взрыва определим нз следующего соот- ношения: Т= — "+ Ть = зз44 +298=3180' К, с„ где Ть — начальная температура ВВ. Из опыта получено 1 = 3160 К, т. е. подсчитанная температура весьма близка к полученной на опыте. $161 твмпзРАТРРА ВВРыВА Пока не представляется возможным делать далеко идущие выводы, базируясь на полученном совпадении опытных и рас.
четных данных, так как накопленный по этому вопросу экспериментальный материал является еще недостаточным. Однако нет сомнений в том, что разработанный Аленцевым, Соболевым и др. метод экспериментального определения температуры взрыва жидких ВВ безусловно заслуживает внимания. Открытым остается вопрос об определении температуры взрыва порошкообразных ВВ. Несмотря на известные достижения в области экспериментального определения температуры взрыва, ее обычно ввиду сложности метода вычисляют по теплоемкости продуктов взрыва или по их внутренним энергиям.
В основе вычисления лежит предположение, что взрыв есть адиабатический процесс, протекающий при постоянном объеме, и что выделяющаяся в процессе взрыва энергия химического превращения расходуется только на нагрев продуктов превращения. Предполагается также, что теплоемкость продуктов взрыва зависит только от температуры, но не зависит от давления (плотности) продуктов взрыва. Для процессов быстрого .сгорания (например, пороха в орудии) известную роль играет уже и расход тепла на нагрев ствола и работу расширения продуктов сгорания. Это также не учитывается при расчете, нбо влечет за собой значительное усложнение расчета. Для расчета температуры продуктов взрыва необходимо знать законы изменения теплоемкости этих продуктов с температурой, или изменение внутренних энергий продуктов взрыва, В настоящее время теория этого вопроса разработана достаточно полно.
Ниже приводятся краткие сведения для практических расчетов. Современная теория теплоемкостей базируется на квантовой теории и на анализе молекулярных и атомарных спектров. Анализ этих спектров дает необходимые данные для определения термодинамических функций различных веществ и нх тепло- емкостей. Напомним, что теплоемкостью с = — „~ (йу= йЕ+ г)А) (1б,4) называют количество теплоты, необходимой для нагревания единицы количества вещества (одного моля) на 1' (молярная теплоемкость). 1'еплоемкость как и величина д зависит от условий процесса. Различают теплоемкость при постоянном объеме (с„) и теплоемкость прн постоянном давлении (сэ)А если процесс 102 1гл.
ш термохнмия взрызчлтых ввщвств производится прн о = сопз1, следовательно, с1А =0 и '=--=Й. Если процесс идет при р = сопз1, то ЫА = р сЬ н Для разности теплоемкостей получим ср — .=(,—,) +Р(,— ) — Я, . 116,5) Для идеальных газов т.
е с — с =Й. р ь Для реальных газов разность несколько превышает И. Это, однако, в практических расчетах можно не принимать во внимание. Для жидких и твердых тел формула (16,5) обычно заменяется эмпирическими зависимостями. Количество теплоты, необходимое для нагрева тела от температуры Т, до температуры Тм в соответствии с уравнением (16А) определяется выраже- нием т. р= ~ сйТ. т, Если принять теплоемкость в небольшом температурном ин- тервале средним значением, то получим: у=с(Т,— Т1), где с — средняя теплоемкость в интервале Т,— Т,.
Соотношение между истинной и средней теплоемкостью, справедливое для ср и с„ таково: т, с и Т = с (Ть — Ть). т, (16,6) Сь Срььь ~- Свр + Сььь Согласно квантовой теории, теплоемкость газов состоит из трех слагаемых, отвечающих поступательным, вращательным и колебательным степеням свободы: $ 181 темпеелтуРА Взеывх Кинетическая теория газов дает для энергии поступательного движения одного моля одноатомного газа следующую зависимосты з Епюпт 2 Й7Ф откуда з Сп=Спопп= О = 2 Й.
Для многоатомных молекул кинетическая теория дает: 2 ' Р 2 ' сп т где т — число степеней свободы, равное соответственно 3, 5 иб для одноатомных, двух- и трехатомных молекул. Кинетической теории точно подчиняются до очень высоких температур только одноатомные газы.
Вращательные степени свободы возбуждаются при очень низких температурах, причем на каждую степень свободы прихо- 1 дится энергия, равная — етТ, что для двухатомных или много- 2 .атомных линейных молекул дает СРР— — Я (две степени свободы вращения); для других многоатомных молекул 3 с.,= — ес (три степени свободы вращения). Возбуждение колебательных степеней свободы зависит от температуры и подчиняется условиям квантования. Составляющая теплоемкости, обусловленная колебательным движением, определяется для газов по формуле Дебая †Эйнштей (18.7) где зк( т) и 'е 1е т — 1) й 6 = — в = 4,798 10 ым — так называемая характеристическая температура, а — частота колебаний, гп — число степеней свободы.
В этой формуле параметр е (частота собственных колебаний) определяется в зависимости от свойств вещества. Обычно в таблицах дают значение характеристической температуры 6 для различных тел. (гл. ш тееиохимия взеывчлтых веществ В расчетах температуры взрыва для твердых продуктов взрыва можно считать теплоемкость с, =Зтсп. К этой предель- ной величине стремится теплос, емкость твердых тел с повышением температуры (рис.
28). Число лт для газов нахо. лл=ду с днтся из следующих соображений. Каждый нз п атомов молекулы в свободном состоянии имеет три поступательные степени свободы. Эта Зл степеней свободы сохраняются в молекуле. Три из них приходится на поступательное г движение и 2 (линейные моРис. 2а. Зависимость ' тепдосмкости лекулы) или 3 (нелннейныа твердого тела от температуры. молекулы) — на вращательное движение.
Число колебательных степеней свободы т=Зтв — 5 (линейные молекулы) н т =Зтт — 6 (нелинейные молекулы). Окончательно для газов имеем с,= — тг+ ~ Св~ — ( — линейные молекулы н 1 вь-в с,=Зтс+ ~~ Сн ~ — ) — нелинейные многоатомные молекулы. I ОЪ 1 Для симметрично построенных молекул две (нли более) частбты ьт могут совпадать. Соответствующие им колебания называются дважды, трижды н т. д. вырожденными. В сумму выражения для Се они входят с множителями 2,3 н т. д. Величины Св(8/Т) вычисляются нз соответствующих данных, приводимых в справочниках физико-химических величин.
Ь Величины с = — ьт для газов, встречающихся в продуктах взрыва, найденные оптическим путем, приведены в табл. 39. В скобках указаны степени вырождения соответствующих частот. Данными табл. 39 пользуются для расчета теплоемкостей. Например, теплоемкость МНв (нелинейная молекула) изменяется с температурой по следующему закону. Из шести частот 6 16! 105 темпвелтуел Взеыэа Таблица 39 Характеристические температуры некоторых газов одна является дважды, а вторая трижды вырожденной. Таким образом, с.=Ж+Св('т )+2Ся( т )+3Сл(" — то) Теплоемкость СО выражается зависимостью с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
