Styrke (eksplosiv) - Strength (explosive)

I eksplosive materialer er styrke parameteren som bestemmer eksplosivens evne til å bevege det omkringliggende materialet. Det er relatert til det totale gassutbyttet av reaksjonen, og mengden produsert varme. Jf. brisanse .

Styrken eller potensialet til et eksplosivstoff er det totale arbeidet som kan utføres av gassen som følge av eksplosjonen, når den utvides adiabatisk fra sitt opprinnelige volum, til trykket er redusert til atmosfæretrykk og temperaturen til 15 ° C. Potensialet er derfor den totale varmemengden som avgis ved konstant volum når den uttrykkes i ekvivalente arbeidsenheter, og er et mål på sprengstoffets styrke.

Eksplosjonsstyrke måles ved for eksempel Trauzl blyblokk test .

En eksplosjon kan oppstå under to generelle forhold: den første, ubegrenset, som i det fri hvor trykket (atmosfærisk) er konstant; det andre, begrenset, som i et lukket kammer der volumet er konstant. Den samme mengden varmeenergi frigjøres i hvert tilfelle, men i den ubegrensede eksplosjonen brukes en viss mengde som arbeidsenergi for å presse luften rundt, og går derfor tapt som varme. I en begrenset eksplosjon, hvor det eksplosive volumet er lite (slik som forekommer i pulverkammeret til et skytevåpen), blir praktisk talt all eksplosjonsvarmen bevart som nyttig energi. Hvis den mengden varme som frigjøres ved konstant volum under adiabatiske forhold, beregnes og konverteres fra varmeenheter til tilsvarende arbeidsenheter, blir potensialet eller kapasiteten for arbeidsresultater.

Derfor, hvis

Q _mp representerer den totale mengden varme gitt av et mol eksplosivt stoff på 15 ° C og konstant trykk (atmosfærisk);

Q _mv representerer den totale varmen gitt av et mol eksplosivt stoff ved 15 ° C og konstant volum; og

W representerer arbeidsenergien brukt for å presse den omgivende luften tilbake i en ubegrenset eksplosjon og er dermed ikke tilgjengelig som netto teoretisk varme;

Så på grunn av konvertering av energi til å arbeide i konstant trykk tilfelle,

Q _mv = Q _mp + W

hvorfra verdien av Q _mv kan bestemmes. Deretter kan potensialet til en mol av et eksplosiv beregnes. Ved å bruke denne verdien kan potensialet for hvilken som helst annen vekt eksplosiv bestemmes ved enkel andel.

Ved å bruke prinsippet om den opprinnelige og endelige tilstanden og formasjonsvarmetabellen (som er resultatet av eksperimentelle data), kan varmen som frigjøres ved konstant trykk lett beregnes.

m n

Q _mp = v _i Q _fi - v _k Q _fk

1 1

hvor:

Q _fi = varmen av dannelsen av produktet i ved konstant trykk

Q _fk = formasjonsvarmen til reaktanten k ved konstant trykk

v = antall mol av hvert produkt / reaktanter ( m er antall produkter og n antall reaktanter)

Arbeidsenergien brukt av gassformede produkter av detonasjon uttrykkes av:

W = P dv

Med trykkonstant og ubetydelig startvolum reduseres dette uttrykket til:

W = P · V ₂

Siden charger dannelse er beregnet for standard atmosfæretrykk (101 325 Pa, hvor 1 Pa = 1 N / m ² ) og 15 ° C, V ₂ er det volum som opptas av produktgassene under disse betingelser. På dette punktet

W / mol = (101 325 N / m ² ) (23,63 L / mol) 1 m ( ^3- / 1000 l) = 2394 Nm / mol = 2,394 J / mol

og ved å bruke de aktuelle konverteringsfaktorene, kan arbeidet konverteres til enheter av kilokalorier.

W / mol = 0,572 kcal / mol

Når den kjemiske reaksjonen er balansert, kan man beregne volumet av produsert gass og ekspansjonsarbeidet. Når dette er fullført, kan beregningene som er nødvendige for å bestemme potensialet oppnås.

For TNT:

C ₆ H ₂ (NO ₂ ) ₃ CH ₃ → 6CO + 2,5 H ₂ + 1,5 N ₂ + C-

i 10 mol

Deretter:

Q _mp = 6 (26,43) - 16,5 = 142,08 kcal / mol

Merk: Elementer i sin naturlige tilstand (H ₂ , O ₂ , N ₂ , C, etc.) brukes som grunnlag for varmen i formasjonstabellene og tildeles verdien null. Se tabell 12-2.

Q _mv = 142,08 + 0,572 (10) = 147,8 kcal / mol

Som tidligere nevnt er Q _mv konvertert til ekvivalente arbeidsenheter potensialet for det eksplosive. (MW = Molekylvekt for eksplosiv)

Potensial = Q _mv kcal / mol × 4185 J / kcal × 10 ³ g / kg × 1 mol / (mol · g)

Potensiell = Q _mV (4,185 x 10 ⁶ ) J / (mol · kg)

For TNT ,

Potensial = 147,8 (4,185 x 10 ⁶ ) /227.1 = 2,72 x 10 ⁶ J / kg

I stedet for å tabulere så mange tall, innen eksplosiver, blir TNT tatt som standardeksplosiv, og andre tildeles styrker i forhold til TNT. Potensialet av TNT er beregnet ovenfor for å være 2,72 x 10 ⁶ J / kg. Relativ styrke (RS) kan uttrykkes som

RS = Potensielle av Eksplosiv / (2,72 x 10 ⁶ )