stringtranslate.com

Термит

Термитная смесь с использованием оксида железа(III)

Термит ( / ˈ θ ɜːr m aɪ t / ) [1] — пиротехнический состав металлического порошка и оксида металла . При воспламенении под действием тепла или химической реакции термит претерпевает экзотермическую окислительно-восстановительную (окислительно-восстановительную) реакцию. Большинство разновидностей не взрывоопасны, но могут создавать кратковременные выбросы тепла и высокую температуру на небольшой площади. Его форма действия аналогична другим смесям топлива и окислителя, таким как черный порох .

Термиты имеют разнообразный состав. Топливо включает алюминий , магний , титан , цинк , кремний и бор . Алюминий распространен из-за его высокой температуры кипения и низкой стоимости. Окислители включают оксид висмута (III) , оксид бора (III) , оксид кремния (IV ) , оксид хрома (III) , оксид марганца (IV) , оксид железа (III) , оксид железа (II, III) , оксид меди (II) и оксид свинца (II, IV) . [2] В термохимическом исследовании, включающем двадцать пять металлов и тридцать два оксида металлов, 288 из 800 бинарных комбинаций характеризовались адиабатическими температурами более 2000 К. [3] Такие комбинации, которые обладают термодинамическим потенциалом для получения очень высоких температур, либо уже известны как реакционноспособные, либо являются вероятными термитными системами.

Реакция, также называемая процессом Гольдшмидта , используется для термитной сварки , часто используемой для соединения железнодорожных путей . Термиты также использовались при очистке металлов, выводе из строя боеприпасов и в зажигательном оружии . Некоторые термитные смеси используются в качестве пиротехнических инициаторов в фейерверках .

Химические реакции

Термитная реакция с использованием оксида железа (III). Искры, летящие наружу, представляют собой шарики расплавленного железа, оставляющие за собой дымный след.

В следующем примере элементарный алюминий восстанавливает оксид другого металла , в этом общем примере оксида железа , поскольку алюминий образует более прочные и стабильные связи с кислородом, чем железо:

Fe 2 O 3 + 2 Al → 2 Fe + Al 2 O 3

Продуктами являются оксид алюминия , элементарное железо , [4] и большое количество тепла . Реагенты обычно измельчаются в порошок и смешиваются со связующим веществом, чтобы сохранить материал твердым и предотвратить разделение.

Другие оксиды металлов могут быть использованы, например, оксид хрома, для получения данного металла в его элементарной форме. Например, реакция медного термита с использованием оксида меди и элементарного алюминия может быть использована для создания электрических соединений в процессе, называемом кадсваркой , который производит элементарную медь (она может реагировать бурно):

3 CuO + 2 Al → 3 Cu + Al 2 O 3

Термиты с наноразмерными частицами описываются различными терминами, такими как метастабильные межмолекулярные композиты, супертермит, [5] нанотермит , [6] и нанокомпозитные энергетические материалы. [7] [8] [9]

История

Оригинальный немецкий патент на термит, выданный фирме Th. Goldschmidt

Реакция термита ( нем . Thermit ) была открыта в 1893 году и запатентована в 1895 году немецким химиком Гансом Гольдшмидтом . [10] [11] Следовательно, реакцию иногда называют «реакцией Гольдшмидта» или «процессом Гольдшмидта». Гольдшмидт изначально был заинтересован в получении очень чистых металлов путем избежания использования углерода при плавке , но вскоре он обнаружил ценность термита в сварке . [12]

Первым коммерческим применением термита стала сварка трамвайных путей в Эссене в 1899 году. [13]

Типы

Термитная реакция, происходящая на чугунной сковороде

Красный оксид железа(III) ( Fe2O3 , обычно известный как ржавчина ) является наиболее распространенным оксидом железа, используемым в термите. [14] [ 15] [16] Черный оксид железа(II,III) (Fe3O4 , магнетит ) также работает. [17] Иногда используются и другие оксиды, такие как MnO2 в марганцевом термите, Cr2O3 в хромовом термите, SiO2 ( кварц ) в кремниевом термите или оксид меди(II) в медном термите, но только для специальных целей. [ 17] Во всех этих примерах в качестве реактивного металла используется алюминий. Фторполимеры могут использоваться в специальных составах, тефлон с магнием или алюминием является относительно распространенным примером. Магний/тефлон/витон является еще одним пиролантом этого типа. [18]

Комбинации сухого льда (замороженного углекислого газа) и восстановителей, таких как магний, алюминий и бор, вступают в ту же химическую реакцию, что и традиционные термитные смеси, производя оксиды металлов и углерод. Несмотря на очень низкую температуру термитной смеси сухого льда, такая система способна воспламеняться. [19] Когда ингредиенты тонко измельчены, заключены в трубу и снаряжены как традиционное взрывчатое вещество, этот криотермит детонирует, и часть углерода, высвобождаемого в реакции, появляется в форме алмаза . [20]

В принципе, вместо алюминия можно использовать любой реактивный металл. Это делается редко, поскольку свойства алюминия практически идеальны для этой реакции:

Хотя реагенты стабильны при комнатной температуре, они горят с чрезвычайно интенсивной экзотермической реакцией , когда их нагревают до температуры воспламенения. Продукты появляются в виде жидкостей из-за высоких достигнутых температур (до 2500 °C (4532 °F) с оксидом железа (III)), хотя фактическая достигнутая температура зависит от того, насколько быстро тепло может уйти в окружающую среду. Термит содержит свой собственный запас кислорода и не требует внешнего источника воздуха. Следовательно, его нельзя потушить, и он может воспламениться в любой среде при наличии достаточного начального тепла. Он хорошо горит, пока влажный, и его нельзя легко потушить водой, хотя достаточное количество воды для удаления достаточного количества тепла может остановить реакцию. [22] Небольшие количества воды закипают до достижения реакции. Тем не менее, термит используется для сварки под водой . [23]

Термиты характеризуются почти полным отсутствием газовыделения при горении, высокой температурой реакции и образованием расплавленного шлака . Топливо должно иметь высокую теплоту сгорания и производить оксиды с низкой температурой плавления и высокой температурой кипения. Окислитель должен содержать не менее 25% кислорода, иметь высокую плотность, низкую теплоту образования и производить металл с низкой температурой плавления и высокой температурой кипения (чтобы выделяющаяся энергия не расходовалась на испарение продуктов реакции). Органические связующие могут быть добавлены в состав для улучшения его механических свойств, но они имеют тенденцию производить продукты эндотермического разложения, вызывая некоторую потерю тепла реакции и производство газов. [24]

Температура, достигаемая в ходе реакции, определяет результат. В идеальном случае реакция производит хорошо разделенный расплав металла и шлака. Для этого температура должна быть достаточно высокой, чтобы расплавить оба продукта реакции, полученный металл и топливный оксид. Слишком низкая температура производит смесь спеченного металла и шлака; слишком высокая температура (выше точки кипения любого реагента или продукта) приводит к быстрому образованию газа, рассеивающего горящую реакционную смесь, иногда с эффектами, похожими на взрыв малой мощности. В составах, предназначенных для производства металла алюминотермической реакцией , эти эффекты можно нейтрализовать. Слишком низкую температуру реакции (например, при производстве кремния из песка) можно повысить добавлением подходящего окислителя (например, серы в составах алюминий-сера-песок); слишком высокую температуру можно снизить, используя подходящий охладитель и/или шлаковый флюс . Флюс, часто используемый в любительских композициях, представляет собой фторид кальция , поскольку он реагирует лишь минимально, имеет относительно низкую температуру плавления, низкую вязкость расплава при высоких температурах (следовательно, увеличивая текучесть шлака) и образует эвтектику с глиноземом. Однако слишком большое количество флюса разбавляет реагенты до такой степени, что они не могут поддерживать горение. Тип оксида металла также оказывает существенное влияние на количество вырабатываемой энергии; чем выше оксид, тем больше вырабатывается энергии. Хорошим примером является разница между оксидом марганца (IV) и оксидом марганца (II) , где первый производит слишком высокую температуру, а второй едва способен поддерживать горение; для достижения хороших результатов можно использовать смесь с надлежащим соотношением обоих оксидов. [25]

Скорость реакции также можно настраивать с помощью размеров частиц; более крупные частицы горят медленнее, чем более мелкие. Эффект более выражен, когда частицы требуют нагрева до более высокой температуры, чтобы начать реагировать. Этот эффект доведен до крайности с помощью нанотермитов .

Температуру, достигаемую в реакции в адиабатических условиях , когда тепло не теряется в окружающую среду, можно оценить с помощью закона Гесса — путем вычисления энергии, произведенной самой реакцией (вычитая энтальпию реагентов из энтальпии продуктов) и вычитая энергию, затраченную на нагревание продуктов (из их удельной теплоемкости, когда материалы только изменяют свою температуру, и их энтальпии плавления и, в конечном счете, энтальпии испарения , когда материалы плавятся или кипят). В реальных условиях реакция теряет тепло в окружающую среду, поэтому достигаемая температура несколько ниже. Скорость теплопередачи конечна, поэтому чем быстрее реакция, тем ближе к адиабатическому условию она протекает и тем выше достигаемая температура. [26]

Железный термит

Наиболее распространенным составом является железный термит. В качестве окислителя обычно используется либо оксид железа (III) , либо оксид железа (II,III) . Первый производит больше тепла. Последний легче воспламеняется, вероятно, из-за кристаллической структуры оксида. Добавление оксидов меди или марганца может значительно улучшить легкость воспламенения. Плотность приготовленного термита часто составляет всего 0,7 г/см 3 . Это, в свою очередь, приводит к относительно низкой плотности энергии (около 3 кДж/см 3 ), быстрому времени горения и разбрызгиванию расплавленного железа из-за расширения захваченного воздуха. Термит можно прессовать до плотности до 4,9 г/см 3 (почти 16 кДж/см 3 ) с низкой скоростью горения (около 1 см/с). Прессованный термит имеет более высокую плавящую способность, то есть он может расплавить стальную чашку, где термит низкой плотности не справится. [27] Железный термит с добавками или без них можно прессовать в режущие устройства, имеющие термостойкий корпус и сопло. [28] Кислородный сбалансированный железный термит 2Al + Fe 2 O 3 имеет теоретическую максимальную плотность 4,175 г/см 3 , адиабатическую температуру горения 3135 К или 2862 °C или 5183 °F (с учетом фазовых переходов , ограниченных железом, которое кипит при 3135 К), оксид алюминия (кратковременно) расплавлен, а полученное железо в основном жидкое, а часть его находится в газообразной форме - производится 78,4 г паров железа на кг термита. Содержание энергии составляет 945,4 кал/г (3 956 Дж/г). Плотность энергии составляет 16 516 Дж/см 3 . [29]

Первоначальная смесь, как она была изобретена, использовала оксид железа в виде прокатной окалины . Состав был очень трудно воспламеняемым. [24]

Медный термит

Медный термит может быть приготовлен с использованием оксида меди (I) (Cu 2 O, красный) или оксида меди (II) (CuO, черный). Скорость горения, как правило, очень высокая, а температура плавления меди относительно низкая, поэтому реакция производит значительное количество расплавленной меди за очень короткое время. Реакции медного термита (II) могут быть настолько быстрыми, что его можно считать разновидностью флэш-пороха . Может произойти взрыв, который отправляет брызги капель меди на значительные расстояния. [30] Кислород-сбалансированная смесь имеет теоретическую максимальную плотность 5,109 г/см 3 , адиабатическую температуру пламени 2843 К (включая фазовые переходы) с расплавленным оксидом алюминия и медью как в жидкой, так и в газообразной форме; образуется 343 г паров меди на кг этого термита. Содержание энергии составляет 974 кал/г. [29]

Медный (I) термит имеет промышленное применение, например, для сварки толстых медных проводников ( cadwelding ). Этот вид сварки также оценивается для сращивания кабелей на флоте ВМС США, для использования в системах с высоким током, например, в электродвигателях. [31] Кислородная сбалансированная смесь имеет теоретическую максимальную плотность 5,280 г/см 3 , адиабатическую температуру пламени 2843 К (включая фазовые переходы) с расплавленным оксидом алюминия и медью как в жидкой, так и в газообразной форме; образуется 77,6 г паров меди на кг этого термита. Содержание энергии составляет 575,5 кал/г. [29]

Терматы

Состав термита представляет собой термит, обогащенный окислителем на основе соли (обычно нитратами, например, нитратом бария или пероксидами). В отличие от термитов, термиты горят с выделением пламени и газов. Присутствие окислителя облегчает воспламенение смеси и улучшает проникновение горящего состава в цель, поскольку выделяющийся газ выбрасывает расплавленный шлак и обеспечивает механическое перемешивание. [24] Этот механизм делает термит более подходящим, чем термит, для зажигательных целей и для аварийного уничтожения чувствительного оборудования (например, криптографических устройств), поскольку эффект термита более локализован. [ необходима цитата ]

Зажигание

Термитная реакция с использованием оксида железа (III)

Металлы при правильных условиях горят в процессе, похожем на горение древесины или бензина. Фактически, ржавчина является результатом окисления стали или железа с очень медленной скоростью. Термитная реакция возникает, когда правильные смеси металлического топлива соединяются и воспламеняются. Само воспламенение требует чрезвычайно высоких температур. [32]

Для зажигания термитной реакции обычно требуется бенгальский огонь или легкодоступная магниевая лента, но могут потребоваться постоянные усилия, поскольку зажигание может быть ненадежным и непредсказуемым. Эти температуры не могут быть достигнуты с помощью обычных запалов черного пороха , нитроцеллюлозных стержней, детонаторов , пиротехнических инициаторов или других распространенных воспламеняющих веществ. [17] Даже когда термит достаточно горячий, чтобы светиться ярко-красным, он не воспламеняется, так как у него очень высокая температура воспламенения. [33] Запуск реакции возможен с помощью пропановой горелки, если все сделано правильно. [34]

Часто в качестве предохранителей используются полосы магниевого металла . Поскольку металлы горят, не выделяя охлаждающих газов, они потенциально могут гореть при чрезвычайно высоких температурах. Реактивные металлы, такие как магний, могут легко достигать температур, достаточно высоких для воспламенения термита. Воспламенение магния остается популярным среди любителей термита, в основном потому, что его можно легко получить, [17] но кусок горящей полосы может упасть в смесь, что приведет к преждевременному воспламенению. [ необходима цитата ]

Реакция между перманганатом калия и глицерином или этиленгликолем используется как альтернатива магниевому методу. Когда эти два вещества смешиваются, начинается спонтанная реакция, медленно повышающая температуру смеси до тех пор, пока она не образует пламя. Тепла, выделяющегося при окислении глицерина, достаточно для начала термитной реакции. [17]

Помимо зажигания магнием, некоторые любители также предпочитают использовать бенгальские огни для зажигания термитной смеси. [35] Они достигают необходимой температуры и обеспечивают достаточно времени, прежде чем точка горения достигнет образца. [36] Это может быть опасным методом, так как железные искры , как и магниевые полоски, горят при тысячах градусов и могут поджечь термит, хотя сам бенгальский огнив не находится с ним в контакте. Это особенно опасно с мелкодисперсным порошкообразным термитом. [ требуется цитата ]

Головки спичек горят достаточно горячо, чтобы зажечь термит. Возможно использование головок спичек, обернутых алюминиевой фольгой, и достаточно длинной вискофузной/электрической спички, ведущей к головкам спичек. [ необходима цитата ]

Аналогично, мелко измельченный термит может быть воспламенен кремневой зажигалкой , поскольку искры сжигают металл (в данном случае, высокореактивные редкоземельные металлы лантан и церий ). [37] Поэтому небезопасно зажигать зажигалку рядом с термитом. [ требуется ссылка ]

Гражданское использование

Термитная реакция, протекающая при сварке рельсов. Вскоре после этого жидкий чугун течет в форму вокруг зазора рельса.
Остатки керамических форм, использовавшихся для термитной сварки, подобные тем, что изображены здесь, оставленные железнодорожниками возле трамвайной станции Årstafältet в Стокгольме, Швеция, иногда можно найти вдоль железнодорожных путей.

Термитные реакции имеют множество применений. Это не взрывчатое вещество; вместо этого оно действует, подвергая очень маленькую область воздействию чрезвычайно высоких температур. Интенсивное тепло, сфокусированное на небольшом пятне, может использоваться для резки металла или сварки металлических компонентов вместе как путем расплавления металла из компонентов, так и путем впрыскивания расплавленного металла из самой термитной реакции. [ необходима цитата ]

Термит может использоваться для ремонта методом сварки на месте толстых стальных секций, таких как рамы осей локомотивов , где ремонт может производиться без снятия детали с места ее установки. [38]

Термит можно использовать для быстрой резки или сварки стали, такой как рельсовые пути , без необходимости использования сложного или тяжелого оборудования. [39] [40] Однако в таких сварных соединениях часто присутствуют такие дефекты, как шлаковые включения и пустоты (отверстия), поэтому для успешного выполнения процесса требуется большая осторожность. Численный анализ термитной сварки рельсов был приближен к анализу охлаждения литья. Как этот анализ конечных элементов , так и экспериментальный анализ термитных сварных швов рельсов показали, что зазор сварного шва является наиболее влиятельным параметром, влияющим на образование дефектов. [41] Было показано, что увеличение зазора сварного шва уменьшает образование усадочной раковины и дефектов сварки внахлест , а увеличение температуры предварительного нагрева и термита дополнительно уменьшает эти дефекты. Однако уменьшение этих дефектов способствует появлению второй формы дефекта: микропористости. [42] Также необходимо следить за тем, чтобы рельсы оставались прямыми, не приводя к проваленным стыкам, которые могут вызвать износ на высокоскоростных и тяжелых линиях нагрузки на ось. [43] Исследования по повышению твердости термитных сварных швов для ремонта траков позволили повысить твердость до уровня, сопоставимого с твердостью оригинальных траков, сохранив при этом их портативность. [44]

Поскольку реакция термита является окислительно-восстановительной и экологически чистой, ее начали адаптировать для использования для герметизации нефтяных скважин вместо использования бетона. Хотя термит обычно находится в порошкообразном состоянии, разбавленная смесь может уменьшить повреждение окружающей среды во время процесса, хотя слишком много глинозема может повредить целостности уплотнения. [45] [46] Для расплавления пластика модельной трубы требовалась более высокая концентрация смеси, что делало ее благоприятной смесью. [47] Были проведены другие эксперименты для моделирования теплового потока герметизации скважины, чтобы предсказать температуру на поверхности уплотнения с течением времени. [48]

Термитная реакция, используемая для очистки руд некоторых металлов, называетсятермитный процесс , или алюминотермическая реакция. Адаптация реакции, используемая для получения чистого урана , была разработана в рамках Манхэттенского проекта в лаборатории Эймса под руководством Фрэнка Спеддинга . Иногда ее называют процессом Эймса . [49]

Медный термит используется для сварки толстых медных проводов с целью электрических соединений. Он широко используется в электротехнической и телекоммуникационной промышленности ( экзотермические сварные соединения ).

Военное применение

Термитные ручные гранаты и заряды обычно используются вооруженными силами как в качестве средства поражения материальной части , так и для частичного уничтожения оборудования, причем последнее является обычным, когда нет времени для более безопасных или более тщательных методов. [50] [51] Например, термит может использоваться для экстренного уничтожения криптографического оборудования, когда существует опасность, что оно может быть захвачено вражескими войсками. Поскольку стандартный железный термит трудно воспламеняется, горит практически без пламени и имеет небольшой радиус действия, стандартный термит редко используется сам по себе в качестве зажигательного состава. В целом, увеличение объема газообразных продуктов реакции термитной смеси увеличивает скорость теплопередачи (и, следовательно, ущерб) этой конкретной термитной смеси. [52] Обычно он используется с другими ингредиентами, которые увеличивают его зажигательное действие. Thermate-TH3 представляет собой смесь термита и пиротехнических добавок, которые, как было установлено, превосходят стандартный термит в зажигательных целях. [53] Его состав по весу обычно составляет около 68,7% термита, 29,0% нитрата бария , 2,0% серы и 0,3% связующего вещества ( такого как PBAN ). [53] Добавление нитрата бария к термиту увеличивает его тепловой эффект, создает большее пламя и значительно снижает температуру воспламенения. [53] Хотя основным назначением Thermate-TH3 для вооруженных сил является использование в качестве зажигательного оружия против материальной части, его также используют для сварки металлических компонентов.

Классическое военное применение термита — выведение из строя артиллерийских орудий, и он использовался для этой цели со времен Второй мировой войны, например, в Пуэнт-дю-Ок , Нормандия . [54] Поскольку он навсегда выводит из строя артиллерийские орудия без использования взрывчатых веществ, термит может использоваться, когда для операции необходима тишина. Этого можно добиться, вставив одну или несколько заряженных термитных гранат в казенную часть , а затем быстро закрыв ее; это заваривает казенную часть и делает заряжание оружия невозможным. [55]

Во время Второй мировой войны и немецкие, и союзные зажигательные бомбы использовали термитные смеси. [56] [57] Зажигательные бомбы обычно состояли из десятков тонких, заполненных термитом канистр ( бомбы ), воспламеняемых магниевым запалом. Зажигательные бомбы нанесли огромный ущерб многочисленным городам из-за пожаров, вызванных термитом. Города, которые в основном состояли из деревянных зданий, были особенно уязвимы. Эти зажигательные бомбы использовались в основном во время ночных воздушных налетов . Бомбардировочные прицелы нельзя было использовать ночью, что создавало необходимость в боеприпасах, которые могли бы уничтожать цели без необходимости точного размещения.

Так называемые беспилотники «Дракон», оснащенные термитными боеприпасами, использовались украинской армией во время российского вторжения на Украину против российских позиций. [58]

Опасности

Жестокое воздействие термита

Использование термита опасно из-за чрезвычайно высоких температур и чрезвычайной сложности подавления реакции после ее начала. Небольшие струи расплавленного железа, выделяющиеся в ходе реакции, могут перемещаться на значительные расстояния и могут расплавлять металлические контейнеры, воспламеняя их содержимое. Кроме того, легковоспламеняющиеся металлы с относительно низкими точками кипения, такие как цинк (с точкой кипения 907 °C, что примерно на 1370 °C ниже температуры, при которой горит термит), могут потенциально распылять перегретый кипящий металл в воздух, если они находятся вблизи термитной реакции. [ необходима цитата ]

Если по какой-то причине термит загрязнен органикой, гидратированными оксидами и другими соединениями, способными выделять газы при нагревании или реакции с компонентами термита, продукты реакции могут распыляться. Более того, если термитная смесь содержит достаточно пустых пространств с воздухом и горит достаточно быстро, перегретый воздух также может вызвать распыление смеси. По этой причине предпочтительнее использовать относительно грубые порошки, чтобы скорость реакции была умеренной, а горячие газы могли выходить из зоны реакции.

Предварительный нагрев термита перед зажиганием может быть легко выполнен случайно, например, путем выливания новой кучи термита на горячую, недавно зажженную кучу термитного шлака . При возгорании предварительно нагретый термит может сгореть почти мгновенно, выделяя свет и тепловую энергию с гораздо большей скоростью, чем обычно, и вызывая ожоги и повреждения глаз на том расстоянии, которое обычно было бы достаточно безопасным. [ необходима цитата ]

Термитная реакция может произойти случайно в промышленных зонах, где рабочие используют абразивные шлифовальные и режущие круги с черными металлами . Использование алюминия в этой ситуации приводит к образованию смеси оксидов, которые могут сильно взорваться. [59]

Смешивание воды с термитом или выливание воды на горящий термит может вызвать паровой взрыв , разбрасывающий горячие осколки во всех направлениях. [60]

Основные ингредиенты термита также использовались из-за их индивидуальных качеств, в частности, отражательной способности и теплоизоляции, в покрытии краски или смазке для немецкого цеппелина Гинденбург , что, возможно, способствовало его огненному уничтожению. Это была теория, выдвинутая бывшим ученым НАСА Эддисоном Бейном , и позже проверенная в небольшом масштабе научным реалити-шоу MythBusters с полунеубедительными результатами (было доказано, что это не было ошибкой только реакции термита, а вместо этого предполагалось, что это было сочетанием этого и горения водорода , который заполнял корпус Гинденбурга ) . [61] Программа MythBusters также проверила правдивость видео, найденного в Интернете, в котором некоторое количество термита в металлическом ведре воспламенялось, находясь на вершине нескольких глыб льда, вызывая внезапный взрыв. Они смогли подтвердить результаты, обнаружив огромные куски льда на расстоянии до 50 м от точки взрыва. Соведущий Джейми Хайнеман предположил, что это произошло из-за распыления термитной смеси , возможно, в облаке пара, что заставило ее гореть еще быстрее. Хайнеман также выразил скептицизм по поводу другой теории, объясняющей это явление: что реакция каким-то образом разделила водород и кислород во льду, а затем воспламенила их. Это объяснение утверждает, что взрыв произошел из-за реакции расплавленного алюминия с водой при высокой температуре. Алюминий бурно реагирует с водой или паром при высоких температурах, выделяя водород и окисляясь в процессе. Скорость этой реакции и воспламенение образовавшегося водорода могут легко объяснить подтвержденный взрыв. [62] Этот процесс похож на взрывную реакцию, вызванную падением металлического калия в воду.

В популярной культуре

В эпизоде ​​« Нечестная сделка » криминального драматического телесериала « Во все тяжкие » Уолтер Уайт использует термит, чтобы прожечь защитный замок, чтобы украсть бочку с метиламином с химического завода. [63]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Уэллс, Джон К. (1990). Словарь произношения Лонгмана . Харлоу, Англия: Longman. С. 715. ISBN 978-0-582-05383-0.запись "термит"
  2. ^ Kosanke, K; Kosanke, B. J; Von Maltitz, I; Sturman, B; Shimizu, T; Wilson, M. A; Kubota, N; Jennings-White, C; Chapman, D (декабрь 2004 г.). Пиротехническая химия — Google Books. Journal of Pyrotechnics, Incorporated. ISBN 978-1-889526-15-7. Получено 15 сентября 2009 г.
  3. ^ Шоу, Энтони Питер Гордон (5 июня 2020 г.). Термитная термодинамика: вычислительный обзор и комплексная интерпретация более 800 комбинаций металлов, металлоидов и оксидов. Boca Raton: CRC Press. стр. 33. doi : 10.1201/9781351056625. ISBN 978-1-351-05662-5.
  4. ^ "Demo Lab: The Thermite Reaction". Ilpi.com . Получено 11 октября 2011 г.
  5. ^ "Малозатратное производство наноструктурированных супертермитов". Navysbir.com . Получено 12 октября 2011 г. .
  6. ^ Фоли, Тимоти; Пачеко, Адам; Малчи, Джонатан; Йеттер, Ричард; Хига, Кельвин (2007). «Разработка композитов нанотермита с переменными порогами воспламенения электростатического разряда». Ракеты, взрывчатые вещества, пиротехника . 32 (6): 431. doi :10.1002/prep.200700273. OSTI  1454970.
  7. ^ "Reaction Kinetics and Thermodynamics of Nanothermite Propellants". Ci.confex.com. Архивировано из оригинала 13 августа 2011 г. Получено 15 сентября 2009 г.
  8. ^ Dreizin, EL; Schoenitz, M. (2017). «Механохимически приготовленные реактивные и энергетические материалы: обзор». Journal of Materials Science . 52 (20): 11789–11809. Bibcode :2017JMatS..5211789D. doi :10.1007/s10853-017-0912-1. S2CID  136215486.
  9. ^ Апперсон, С.; Шенде, Р. В.; Субраманиан, С.; Таппмейер, Д.; Гангопадхай, С.; Чен, З.; Гангопадхай, К.; Реднер, П.; и др. (2007). "Генерация быстро распространяющегося горения и ударных волн с использованием композитов на основе нанотермита оксида меди и алюминия" (PDF) . Applied Physics Letters . 91 (24): 243109. Bibcode :2007ApPhL..91x3109A. doi :10.1063/1.2787972. hdl : 10355/8197 .
  10. ^ Гольдшмидт, Х. (13 марта 1895 г.) «Verfahren zur Herstellung von Metallen oder Metalloiden oder Legierungen derselben» (Процесс производства металлов, металлоидов или их сплавов), Патент Немецкого Рейха №. 96317.
  11. ^ "Thermit, Encyclopedia Britannica". www.britannica.com . 30 марта 2011 г. . Получено 14 августа 2022 г. .
  12. ^ Goldschmidt, Hans ; Vautin, Claude (30 июня 1898 г.). "Aluminium as a Heating and Reducing Agent" (PDF) . Journal of the Society of Chemical Industry . 6 (17): 543–545. Архивировано из оригинала (PDF) 15 июля 2011 г. . Получено 12 октября 2011 г. .
  13. ^ "Goldschmidt-Thermit-Group". Goldschmidt-thermit.com. Архивировано из оригинала 5 апреля 2012 года . Получено 12 октября 2011 года .
  14. ^ «Термитные бомбы, используемые для поджогов». The Milwaukee Journal. 1 декабря 1939 г. Получено 13 октября 2011 г.[ постоянная мертвая ссылка ] (ссылка мертва 25 апреля 2020 г.)
  15. ^ "что это значит: термитная бомбардировка". Florence Times. 31 августа 1940 г. Получено 12 октября 2011 г.
  16. ^ «Водород, возможно, не стал причиной огненного конца Гинденбурга». The New York Times . 6 мая 1997 г. Получено 12 октября 2011 г.
  17. ^ abcde "Thermite". Amazing Rust.com. 7 февраля 2001 г. Архивировано из оригинала 7 июля 2011 г. Получено 12 октября 2011 г.
  18. ^ Кох, Эрнст-Кристиан (2002). «Металл-фторуглерод-пиролянты: III. Разработка и применение магния/тефлона/витона (MTV)». Ракеты, взрывчатые вещества, пиротехника . 27 (5): 262–266. doi :10.1002/1521-4087(200211)27:5<262::AID-PREP262>3.0.CO;2-8.
  19. ^ «Горение магния в сухом льду». Королевское химическое общество. Сентябрь 2011 г. Архивировано из оригинала 11 декабря 2021 г. – через YouTube.
  20. ^ Свонсон, Дарен (21 декабря 2007 г.). «Метод создания алмазов». www.EnviroDiamond.com . Дарен Свонсон. Архивировано из оригинала 18 октября 2016 г. . Получено 17 октября 2016 г. .
  21. ^ Granier, JJ; Plantier, KB; Pantoya, ML (2004). "Роль пассивирующей оболочки Al 2 O 3 , окружающей частицы нано-Al, в синтезе горения NiAl". Journal of Materials Science . 39 (21): 6421. Bibcode :2004JMatS..39.6421G. doi :10.1023/B:JMSC.0000044879.63364.b3. S2CID  137141668.
  22. ^ Wohletz, Kenneth (2002). «Взаимодействие воды и магмы: некоторые теории и эксперименты по образованию пеперита». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 114 (1–2): 19–35. Bibcode : 2002JVGR..114...19W. doi : 10.1016/S0377-0273(01)00280-3.
  23. ↑ Сара Лайалл (27 октября 2006 г.). «Камеры ловят британцев, превышающих скорость, и много горя». The New York Times . Получено 12 октября 2011 г.
  24. ^ abc K. Kosanke; BJ Kosanke; I. von Maltitz; B. Sturman; T. Shimizu; MA Wilson; N. Kubota; C. Jennings-White; D. Chapman (декабрь 2004 г.). Пиротехническая химия. Журнал пиротехники. стр. 126–. ISBN 978-1-889526-15-7. Получено 9 января 2012 г.
  25. ^ "Марганцевый термит на основе оксида марганца (II)". Развитие вашего присутствия в Интернете. 10 июля 2008 г. Получено 7 декабря 2011 г.
  26. ^ Гупта, Чиранджиб Кумар (2006). Химическая металлургия: принципы и практика. John Wiley & Sons. стр. 387–. ISBN 978-3-527-60525-5.
  27. ^ Elshenawy, Tamer; Soliman, Salah; Hawass, Ahmed (октябрь 2017 г.). «Высокоплотная термитная смесь для уничтожения кумулятивных боеприпасов». Defence Technology . 13 (5): 376–379. doi : 10.1016/j.dt.2017.03.005 .
  28. ^ "TEC Torch - Energetic Materials & Products, Inc. - Центральный Техас".
  29. ^ abc Фишер, SH; Грубелих, MC (август 1996 г.). Обзор горючих металлов, термитов и интерметаллидов для пиротехнических применений. 32. Совместная конференция и выставка AIAA/ASME/SAE/ASEE по движению.
  30. ^ "Thermite". PyroGuide. 3 марта 2011 г. Архивировано из оригинала 6 апреля 2012 г. Получено 6 декабря 2011 г.
  31. ^ "HTS > Новостной элемент". Hts.asminternational.org. 1 августа 2011 г. Получено 6 декабря 2011 г.
  32. ^ Косанке, К. Л.; Стурман, Барри Т.; Винокур, Роберт М.; Косанке, Б. Дж. (2012). Энциклопедический словарь по пиротехнике: (и смежным предметам). Журнал пиротехники. стр. 1114. ISBN 978-1-889526-21-8.
  33. ^ Helmenstine, Anne Marie (8 декабря 2019 г.). «Как (безопасно) провести термитную реакцию». ThoughtCo . Архивировано из оригинала 8 января 2023 г. Получено 24 февраля 2023 г.
  34. ↑ Накка, Ричард (2 мая 2007 г.). «Экспериментальный ракетный полигон Ричарда Накки». Накка-rocketry.net . Проверено 12 октября 2011 г.
  35. ↑ Хардакер, Дэвид (23 сентября 2004 г.). «The World Today – Virgin Blue security scare». Abc.net.au. Архивировано из оригинала 15 января 2005 г. Получено 12 октября 2011 г.
  36. ↑ Грей, Теодор (19 августа 2004 г.). «Производство стали с помощью пляжного песка | Popular Science». Popsci.com. Архивировано из оригинала 8 сентября 2012 г. Получено 12 октября 2011 г.
  37. ^ Shurlite (21 сентября 2010 г.). "Паспорт безопасности материала зажигалки Flints Ferro Cerrium" (PDF) . shurlite.com. Архивировано из оригинала (PDF) 24 августа 2015 г. . Получено 22 января 2012 г. .
  38. ^ Джеффус, Ларри (2012). Принципы сварки и применение (7-е изд.). Клифтон Парк, Нью-Йорк: Delmar Cengage Learning. стр. 744. ISBN 978-1111039172.
  39. ^ "Papers Past — Star — 15 ноября 1906 г. — НОВЫЙ ПРОЦЕСС СВАРКИ". Paperspast.natlib.govt.nz. 15 ноября 1906 г. Получено 12 октября 2011 г.
  40. ^ "Сколько способов сварить металл?". Eugene Register-Guard . 8 декабря 1987 г. Получено 12 октября 2011 г.
  41. ^ Chen, Y; Lawrence, FV; Barkan, CPL; Dantzig, JA (24 октября 2006 г.). «Моделирование теплопередачи при термитной сварке рельсов». Труды Института инженеров-механиков, часть F: Журнал железных дорог и скоростного транспорта . 220 (3): 207–217. CiteSeerX 10.1.1.540.9423 . doi :10.1243/09544097F01505. S2CID  17438646. 
  42. ^ Chen, Y; Lawrence, FV; Barkan, CPL; Dantzig, JA (14 декабря 2006 г.). «Формирование дефектов сварки в термитных сварных швах рельсов». Труды Института инженеров-механиков, часть F: Журнал железных дорог и скоростного транспорта . 220 (4): 373–384. CiteSeerX 10.1.1.501.2867 . doi :10.1243/0954409JRRT44. S2CID  16624977. 
  43. ^ "Укрепление структуры пути для тяжелых осевых нагрузок: укрепление инфраструктуры пути обеспечивает еще один метод работы с постоянно растущими мощностями вагонов. (TTCI R&D)". Goliath Business News. 1 сентября 2002 г. Получено 12 октября 2011 г.
  44. ^ Oo, Hein Zaw; Muangjunburee, Prapas (март 2023 г.). «Улучшение микроструктуры и твердости зоны размягчения в зоне термитной сварки на поверхности катания рельса». Materials Today Communications . 34 : 105485. doi : 10.1016/j.mtcomm.2023.105485.
  45. ^ De Souza, Kesiany M.; de Lemos, Marcelo JS (май 2023 г.). «Усовершенствованное одномерное моделирование термитной реакции для тепловой пробки и ликвидации нефтяных скважин». Международный журнал по тепло- и массообмену . 205 : 123913. Bibcode : 2023IJHMT.20523913D. doi : 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2023.123913.
  46. ^ Де Соуза, Кесиани М.; де Лемос, Марсело Дж.С.; Рибейру, Роберта душ Р.; Марин, Ана М.Г.; Мартинс, Пауло Г.К.; Гувеа, Леонардо Х. (март 2024 г.). «Экспериментальное исследование термитных реакций Al-Fe2O3 при термической пробке и ликвидации нефтяных скважин». Геоэнергетическая наука и инженерия . 234 : 212620. doi :10.1016/j.geoen.2023.212620.
  47. ^ Пена, Фабрисио Х. К.; де Соуза, Кесиани М.; де Лемос, Марсело Х. С. (декабрь 2023 г.). «Термическое поведение алюмотермической термитной реакции для применения в термической герметизации нефтяных скважин». Международные коммуникации по тепло- и массообмену . 149 : 107113. Bibcode : 2023ICHMT.14907113P. doi : 10.1016/j.icheatmasstransfer.2023.107113.
  48. ^ Dourado da Silva, Rodrigo G.; Magalhães, Elisan S.; Pires, Luis Carlos M. (ноябрь 2023 г.). «Оценка теплового ввода в термитную реакцию для инновационных методов закупорки и ликвидации скважин». Международные коммуникации по тепло- и массообмену . 148 : 107071. Bibcode : 2023ICHMT.14807071D. doi : 10.1016/j.icheatmasstransfer.2023.107071.
  49. ^ Патент США 2830894, Spedding, Frank H.; Wilhelm, Harley A. & Keller, Wayne H., «Производство урана», выдан в 1958 году, передан Комиссии по атомной энергии США 
  50. ^ "Гранаты и пиротехнические сигналы. Полевой устав № 23-30" (PDF) . Министерство армии. 27 декабря 1988 г. Архивировано из оригинала 19 января 2012 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  51. ^ "AN-M14 TH3 зажигательная ручная граната". Military Analysis Network . Federation of American Scientists . Получено 2 октября 2023 г. .
  52. ^ Коллинз, Эрик С.; Пантойя, Мишель Л.; Дэниелс, Майкл А.; Прентис, Дэниел Дж.; Стеффлер, Эрик Д.; Д'Арш, Стивен П. (15 марта 2012 г.). «Анализ теплового потока реагирующего термитного распыления, падающего на подложку». Энергия и топливо . 26 (3): 1621–1628. doi :10.1021/ef201954d.
  53. ^ abc Патент США 5698812, Сонг, Юджин, «Устройство разрушения термита», выдан в 1997 году, передан министру армии США 
  54. ^ "Вторжение, Глава 9. Пушки Пуэнт-дю-Ок". Pqasb.pqarchiver.com. 29 мая 1994 г. Архивировано из оригинала 24 июля 2012 г. Получено 12 октября 2011 г.
  55. ↑ Boyle, Hal (26 июля 1950 г.). «Капрал рассказывает об обстреле заключенных-янков». Ellensburg Daily Record . Получено 28 июля 2021 г.
  56. ↑ Noderer, ER (30 августа 1940 г.). «Архивы: Chicago Tribune». Pqasb.pqarchiver.com. Архивировано из оригинала 24 июля 2012 г. Получено 12 октября 2011 г.
  57. ^ "Ожесточённые бои в Ливии". The Indian Express . 25 ноября 1941 г. Получено 12 октября 2011 г.
  58. ^ Хэмблинг, Дэвид. «Огнеметный беспилотник сжигает российские позиции (дополнительные видео)». Forbes . Получено 5 сентября 2024 г. .
  59. ^ "Огненный шар из алюминия и шлифовальной пыли". Hanford.gov. 21 сентября 2001 г. Архивировано из оригинала 25 ноября 2007 г. Получено 15 сентября 2009 г.
  60. ^ "Создание термита из оксида железа и алюминия". www.skylighter.com . Получено 27 января 2017 г. .
  61. ↑ Шварц, Джон (21 ноября 2006 г.). «Лучшее научное шоу на телевидении?». The New York Times . Получено 11 октября 2011 г.
  62. ^ "Взрывы расплавленного металла" (PDF) . Modern Media Communications Ltd. Получено 15 марта 2012 г.[ постоянная мертвая ссылка ]
  63. ^ Hare, Jonathan (1 марта 2012 г.). "Breaking Bad III – thermite break-in". education in chemical . Royal Society of Chemistry . Получено 16 августа 2023 г. .

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Найдите значение слова «термит» в Викисловаре, бесплатном словаре.