Căldura de explozie ( energie specifică [1] ) sau căldura de transformare explozivă [2] - cantitatea de căldură degajată în timpul transformării explozive a 1 mol sau 1 kg de exploziv este una dintre caracteristicile esențiale ale unui exploziv [3] ; acesta este unul dintre efectele termice din teoria explozivilor împreună cu căldura de formare și căldura de ardere a explozivilor [4] .
De asemenea, căldura exploziei este efectul termic general al reacțiilor chimice în fața undei de detonare și al reacțiilor care continuă cu expansiunea adiabatică a produselor de explozie la finalizarea reacțiilor [3] .
Unități de măsură: kcal/kg [3] , kJ /kg [5] , kcal/mol [3] , J/mol [3] , J/kg [3] [6] .
În formule, de regulă, notate cu Q în [6] , Q vzr [3] [7] .
Căldura exploziei este utilizată pentru a determina capacitatea unui anumit exploziv [6] .
Căldura unei explozii este determinată de:
Indicatorii căldurii exploziei, determinați empiric, ating în prezent o acuratețe de 0,1% [8] . Temperaturi de 0 ° și 18 °С, presiunea 10 Pa [9] sunt utilizate ca condiții standard .
Un calcul teoretic al căldurii unei explozii este posibil dacă există informații exacte despre compoziția produselor de explozie, care, la rândul său, este determinată atât de caracteristicile încărcăturii, cât și de proprietățile explozivului, precum și de condițiile. de explozie [3] [8] [10] . Metoda de calcul este utilizată în cazurile în care este imposibilă efectuarea unui experiment sau sunt necesare date teoretice pentru un exploziv care nu a fost încă sintetizat sau un sistem exploziv [8] .
Valorile numerice apărute ale căldurilor de explozie a diferitelor substanțe sunt considerate neschimbate pentru fiecare dintre ele, în același timp, acești indicatori sunt afectați atât de caracteristicile încărcăturii, cât și de condițiile de răcire , ceea ce duce la o modificare a efectul termic al reacției [11] . Astfel, căldura de explozie nu este o valoare constantă și variază în anumite limite, de exemplu, pentru explozivii utilizați pe scară largă - de la 1000 la 1500 kcal/kg [3] [12] .
Calculul teoretic al căldurii de explozie se efectuează conform regulilor generale ale ecuațiilor de descompunere explozivă Mallard - Le Chatelier sau Brinkley-Wilson, în special pentru explozivii cu un echilibru mic de oxigen negativ, zero sau pozitiv. Pentru substanțele cu bilanț negativ de oxigen, aplicarea ecuațiilor Mallard-Le Chatelier este inacceptabilă, deoarece rezultatul nu corespunde indicatorilor obținuți experimental, de aceea se utilizează ecuația Brinkley-Wilson, unde rezultatul este mai consistent cu căldurile experimentale. , dar chiar și în acest caz, rezultatele pentru TNT sunt supraestimate [13 ] .
legea lui HessDe obicei, pentru a calcula căldura unei explozii, se utilizează legea Hess , bazată pe prima lege a termodinamicii , conform căreia efectul termic total este determinat de starea inițială și finală a sistemului [9] , adică în raport cu teoria exploziei, căldura exploziei ar trebui să fie diferența dintre căldura de formare a produselor de explozie și căldura de formare a explozivilor [3] [7] :
unde Q vzr este căldura de explozie, Σ qpv este căldura de formare a produselor de explozie, q vv este căldura de formare a explozivilor [7] .
unde Q vzr este căldura exploziei, Q 2 este căldura de formare a produselor de explozie, kcal/J; Q 1 este căldura de formare a explozivului sau a componentelor acestuia, kcal/J [3] [9] .
Indicatorul căldurii exploziei în anumite limite depinde de grosimea și materialul carcasei în care este plasată sarcina, iar odată cu creșterea densității de sarcină, valorile căldurii exploziei cresc în funcție de o liniară. legea [13] .
Căldura exploziei este împărțită în:
Pentru a stabili căldura puternic explozivă a unui exploziv, în practică sunt utilizate următoarele metode:
În cazurile de detonare a sarcinilor dense de explozivi cu un echilibru negativ de oxigen , care sunt plasate într-o carcasă masivă, se observă căldură suplimentară fără o creștere a vitezei de detonare , astfel încât, în explozia de TNT, presată într-o carcasă de alamă de 4 mm grosime , se eliberează cu 25% mai multă energie (1080 cal/g) decât în explozia unei sarcini de TNT similare ca greutate și densitate într-o înveliș sticlos slab de 2 mm grosime (840 cal/g). Același efect se observă în acidul picric , tetrină , hexogen . În același timp, o creștere a căldurii de explozie din cauza compactării și a unei învelișuri se observă numai la explozivii cu un bilanț negativ de oxigen, la alți explozivi mixți cu un echilibru de oxigen mic, zero sau pozitiv ( PETN , glicerol ) acest efect este neobservat [3] [13] .
Eliberarea suplimentară a căldurii de explozie poate depinde de fluxul lent al reacțiilor chimice ale gazului generator , care nu sporesc unda de detonare [3] [7] [13] .
Creșterea indicelui de căldură de explozie este facilitată de creșterea impulsului undei de detonare măsurat pentru sarcini libere și ponderate [13] .