Взрыв — это быстрое расширение объема заданного количества вещества, связанное с экстремальным выбросом энергии наружу , обычно с образованием высоких температур и выбросом газов под высоким давлением . Взрывы также могут быть вызваны более медленным расширением, которое обычно не было бы сильным, но которому не позволяют расширяться, так что когда то, что сдерживает расширение, разрушается давлением, которое нарастает по мере того, как вещество внутри пытается расшириться, вещество расширяется с силой. Примером этого является извержение вулкана , вызванное расширением магмы в магматической камере, когда она поднимается на поверхность. Сверхзвуковые взрывы, создаваемые мощными взрывчатыми веществами, известны как детонации и распространяются посредством ударных волн . Дозвуковые взрывы создаются слабыми взрывчатыми веществами посредством более медленного процесса горения, известного как дефлаграция .
Для того чтобы произошел взрыв, должно произойти быстрое, сильное расширение материи. Существует множество способов, которыми это может произойти, как естественным, так и искусственным путем, например, извержения вулканов или два объекта, ударяющиеся друг о друга на очень высокой скорости, как при ударе . Взрывные извержения вулканов происходят, когда магма поднимается снизу, в ней растворен газ. Уменьшение давления по мере подъема магмы заставляет газ пузыриться из раствора, что приводит к быстрому увеличению объема, однако размер магматической камеры остается прежним. Это приводит к нарастанию давления, что в конечном итоге приводит к взрывному извержению. Взрывы также могут происходить за пределами Земли во Вселенной в таких событиях, как сверхновые или, что более распространено, звездные вспышки. Люди также способны создавать взрывы с помощью взрывчатых веществ или посредством ядерного деления или синтеза , как в ядерном оружии . Взрывы часто происходят во время лесных пожаров в эвкалиптовых лесах, когда летучие масла в верхушках деревьев внезапно воспламеняются. [1]
Среди крупнейших известных взрывов во Вселенной — сверхновые , которые происходят после окончания жизни некоторых типов звезд . Солнечные вспышки являются примером обычных, гораздо менее энергичных взрывов на Солнце и, предположительно, на большинстве других звезд. Источником энергии для солнечной вспышечной активности является спутывание линий магнитного поля в результате вращения проводящей плазмы Солнца. Другой тип большого астрономического взрыва происходит, когда метеороид или астероид сталкивается с поверхностью другого объекта или взрывается в его атмосфере , например, планеты. Это происходит, потому что два объекта движутся с очень высокой скоростью относительно друг друга (минимум 11,2 километра в секунду (7,0 миль/с) для тела, ударяющегося о Землю [3] ). Например, считается, что Тунгусское событие 1908 года произошло в результате метеоритного взрыва в воздухе . [4]
Слияния черных дыр , вероятно, включающие двойные системы черных дыр, способны излучать множество солнечных масс энергии во вселенную за доли секунды в форме гравитационной волны . Это способно передавать обычную энергию и разрушительные силы близлежащим объектам, но в необъятном пространстве близлежащие объекты редки. [5] Гравитационная волна, наблюдавшаяся 21 мая 2019 года, известная как GW190521 , произвела сигнал слияния длительностью около 100 мс, за это время, по оценкам, было излучено девять солнечных масс в форме гравитационной энергии.
Наиболее распространенными искусственными взрывчатыми веществами являются химические взрывчатые вещества, обычно включающие быструю и бурную реакцию окисления , которая производит большое количество горячего газа. Порох был первым взрывчатым веществом, которое было изобретено и использовано. Другими заметными ранними разработками в области химической взрывчатой технологии были разработка Фридрихом Августом Абелем нитроцеллюлозы в 1865 году и изобретение Альфредом Нобелем динамита в 1866 году. Химические взрывы (как преднамеренные, так и случайные) часто инициируются электрической искрой или пламенем в присутствии кислорода. Случайные взрывы могут происходить в топливных баках, ракетных двигателях и т. д.
Сильный электрический ток может вызвать «электрический взрыв», образуя высокоэнергетическую электрическую дугу , которая быстро испаряет металл и изоляционный материал. Эта опасность дуговой вспышки представляет опасность для людей, работающих на коммутационном оборудовании под напряжением . Чрезмерное магнитное давление внутри сверхмощного электромагнита может вызвать магнитный взрыв .
Строго физический процесс, в отличие от химического или ядерного, например, разрыв герметичного или частично герметичного контейнера под внутренним давлением часто называют взрывом. Примерами могут служить перегретый котел или простая консервная банка с фасолью, брошенная в огонь.
Взрывы паров, вызванные кипящей жидкостью, являются одним из видов механического взрыва, который может произойти, когда сосуд с жидкостью под давлением разрывается, вызывая быстрое увеличение объема по мере испарения жидкости. Обратите внимание, что содержимое контейнера может вызвать последующий химический взрыв, последствия которого могут быть значительно более серьезными, например, баллон с пропаном в разгар пожара. В таком случае к последствиям механического взрыва при выходе из строя баллона добавляются последствия взрыва, вызванного высвобождением (сначала жидкого, а затем почти мгновенно газообразного) пропана в присутствии источника возгорания. По этой причине спасатели часто различают эти два события.
В дополнение к ядерным взрывам звезд , ядерное оружие — это тип взрывного оружия, которое черпает свою разрушительную силу из ядерного деления или из комбинации деления и синтеза. В результате даже ядерное оружие с небольшой мощностью значительно мощнее самых больших обычных взрывчатых веществ, доступных на рынке, с одним оружием, способным полностью уничтожить целый город.
Взрывная сила высвобождается в направлении, перпендикулярном поверхности взрывчатого вещества. Если граната находится в воздухе во время взрыва, направление взрыва будет 360°. Напротив, в кумулятивном заряде взрывные силы фокусируются для создания более сильного локального взрыва; кумулятивные заряды часто используются военными для пробития дверей или стен.
Скорость реакции — это то, что отличает взрывную реакцию от обычной реакции горения. Если реакция не происходит очень быстро, термически расширяющиеся газы будут умеренно рассеиваться в среде, без большого перепада давления и без взрыва. Например, когда дрова горят в камине, безусловно, происходит выделение тепла и образование газов, но ни то, ни другое не высвобождается достаточно быстро, чтобы создать внезапный существенный перепад давления и затем вызвать взрыв. Это можно сравнить с разницей между разрядом энергии батареи , который происходит медленно, и разрядом конденсатора вспышки , например, вспышки фотоаппарата , который высвобождает всю свою энергию сразу.
Выделение тепла в больших количествах сопровождает большинство взрывных химических реакций. Исключения называются энтропийными взрывчатыми веществами и включают органические пероксиды, такие как пероксид ацетона . [6] Именно быстрое выделение тепла заставляет газообразные продукты большинства взрывных реакций расширяться и создавать высокие давления . Это быстрое образование высоких давлений выделяемого газа составляет взрыв. Выделение тепла с недостаточной скоростью не вызовет взрыва. Например, хотя единица массы угля выделяет в пять раз больше тепла, чем единица массы нитроглицерина , уголь не может быть использован в качестве взрывчатого вещества (за исключением формы угольной пыли ), поскольку скорость, с которой он выделяет это тепло, довольно мала. Фактически, вещество, которое горит менее быстро ( т. е. медленное сгорание ), может фактически выделять больше общего тепла, чем взрывчатое вещество, которое детонирует быстро ( т. е. быстрое сгорание ). В первом случае медленное сгорание преобразует большую часть внутренней энергии ( т. е. химический потенциал ) горящего вещества в тепло, выделяемое в окружающую среду, тогда как во втором случае быстрое сгорание ( т. е. детонация ) вместо этого преобразует большую часть внутренней энергии в работу над окружающей средой ( т. е. меньше внутренней энергии преобразуется в тепло); ср. тепло и работа (термодинамика) являются эквивалентными формами энергии. См. Теплота сгорания для более подробного рассмотрения этой темы.
Когда химическое соединение образуется из его компонентов, тепло может либо поглощаться, либо выделяться. Количество тепла, поглощаемого или выделяемого во время превращения, называется теплотой образования . Теплоты образования твердых тел и газов, обнаруживаемые во взрывных реакциях, были определены для температуры 25 °C и атмосферного давления и обычно приводятся в единицах килоджоулей на грамм-молекулу. Положительное значение указывает на то, что тепло поглощается во время образования соединения из его элементов; такая реакция называется эндотермической реакцией. Во взрывной технологии представляют интерес только материалы, которые являются экзотермическими — которые имеют чистое выделение тепла и имеют отрицательную теплоту образования. Теплота реакции измеряется в условиях либо постоянного давления, либо постоянного объема. Именно эта теплота реакции может быть правильно выражена как «теплота взрыва».
Химическая взрывчатка — это соединение или смесь, которая при воздействии тепла или удара разлагается или перестраивается с чрезвычайной быстротой, выделяя много газа и тепла. Многие вещества, обычно не классифицируемые как взрывчатые, могут делать одно или даже два из этих действий.
Реакция должна быть способна инициироваться путем применения удара, тепла или катализатора (в случае некоторых взрывных химических реакций) к небольшой части массы взрывчатого материала. Материал, в котором присутствуют первые три фактора, не может быть принят в качестве взрывчатого вещества, если реакцию нельзя заставить произойти в нужный момент.
Фрагментация — это накопление и выброс частиц в результате детонации взрывчатых веществ. Осколки могут образовываться из: частей конструкции (например, стекла , кусков конструкционного материала или кровельного материала), вскрытых пластов и/или различных геологических объектов на уровне поверхности (например, рыхлых пород , почвы или песка ), оболочки, окружающей взрывчатое вещество, и/или любых других рыхлых предметов, не испаренных ударной волной от взрыва. Высокоскоростные осколки под малым углом могут пролетать сотни метров с достаточной энергией, чтобы инициировать другие окружающие взрывчатые вещества, ранить или убить персонал и/или повредить транспортные средства или сооружения.
Классическое латинское слово explōdō означает «выгнать плохого актера со сцены», «выгнать актера со сцены, производя шум», от ex- («выйти») + plaudō («хлопать; аплодировать»). Современное значение развилось позже: [7]
По-английски:
Определения из Викисловаря
Цитаты из Викицитатника