Люди какой профессии используют химическую энергию выделяющуюся во время взрыва

Обновлено: 17.05.2024

Взрыв – это горение, сопровождающееся освобождением большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени. Взрыв приводит к образованию и распространению со сверхзвуковой скоростью взрывной ударной волны (с избыточным давлением более 5 кПа), оказывающей ударное механическое воздействие на окружающие предметы.

Основными поражающими факторами взрыва являются воздушная ударная волна и осколочные поля, образуемые летящими обломками различного рода объектов, технологического оборудования, взрывных устройств.

Распространение горения может происходить и в результате нагревания горючей системы быстрым адиабатическим сжатием. Такой механизм распространения горения называется детонацией.

Взрыв влечет за собой больше всего разрушений и жертв, чем любая другая чрезвычайная техногенная ситуация. Он может возникать на производствах, транспортных и коммунальных объектах, в жилых домах и в любых других общественных местах. Определение и понятие взрыва доступно в энциклопедии.

В большинстве случаев их причиной является человек и его неразумные или противоправные действия. В жилых домах взрыв связан с неправильной эксплуатацией или поломкой газового оборудования. Сейчас распространены террористические акты с применением различных взрывчатых веществ.

Как обезопасить себя в такой ситуации, какие предусмотрены действия при взрыве в здании и существует ли возможность спастись в случае разрыва ядерного оружия, рассмотрим в данной статье.

Поражающие факторы

Поражающие факторы взрыва бывают 2 видов:

Основные

Ударная волна. Это переходная область, состоящая из сжатого воздуха. Она молниеносно распространяется во все стороны от центральной точки взрыва.
Осколочные поля. Это косвенное воздействие ударной волны, заключается в поражении людей летящими обломками зданий и сооружений, камнями, битым стеклом и другими предметами, увлекаемыми ею. Сюда также относят обломки боеприпасов, взрывных устройств.

Вторичные

Разрушительное действие обломков строений, осколков стекол, витрин.
Пожары.
Обрушения высотных зданий.
Заражение среды (воды, земли, воздуха).
Разрушения производственных и социальных объектов.

Человеку взрывная воздушная волна, а также продукты взрыва наносят различные по тяжести травмы, нередко несовместимые с жизнью. Повреждения различаются по тяжести в зависимости от зоны, в которой человек находился в момент взрыва.

Выделяют 3 зоны действия взрывной волны. Самыми губительными для человека являются первые две. Тело разрывает на части сжатым воздухом, а также происходит обугливание из-за высокой температуры внутри области взрыва.

До 3 зоны доходят лишь отголоски взрывной волны. Если человек находится в этой зоне, то взрывная волна воспринимается им, как сильный резкий воздушный удар. Здесь возможны повреждения и разрывы внутренних органов, переломы, повреждения барабанных перепонок, черепно-мозговые травмы средней и тяжелой степени.

Значительные повреждения человек получает, когда волна его с силой отбрасывает и ударяет об землю или различные сооружения. Тяжелые травмы, создающие угрозу для жизни, люди получают если при взрыве остались без укрытия. Также опасно находится в момент прихода волны в положении стоя.

Кратко поражающие факторы взрыва:

воздушная ударная волна;
струи газов;
осколки;
высокая температура пламени;
световое излучение;
резкий звук.

Необходимо разделять основные поражающие факторы ядерного взрыва:

ударная волна;
световое излучение;
проникающая радиация;
радиоактивное загрязнение и электромагнитный импульс (ЭМИ).

К поражающим факторам ядерного взрыва относятся также рентгеновское излучение и сейсмические волны. Рентгеновское излучение является одним из основных поражающих факторов для баллистических ракет и космических аппаратов.

Степени тяжести травм и характеристики

Степень поражения

Описание

Незначительные повреждения, которые не наносят серьезного вреда здоровью. Это вывихи, кратковременное оглушение, ушибы.

Характеризуется разрывами барабанных перепонок, травмой головного мозга с потерей сознания, разрывов сосудов, переломы открытого и закрытого вида.

Сильная контузия, кровотечения во внутренние полости, тяжелые переломы не только конечностей, но и позвонков, их смещение, повреждения внутренних органов. Такие травмы могут приводить к смерти.

Травмы, несовместимые с жизнью.

Если люди находились в здании, то тяжесть повреждений будет зависеть от того, насколько сильно сооружения будут разрушены взрывом.

При полном разрушении сооружения гибель людей составляет 90-100%.

При среднем повреждении выживаемость достигает 50-60%, но из-за того, что люди оказываются под завалами, возможны тяжелые травмы.

Слабое повреждение здания редко приводит к значительным жертвам. Обычно люди получают травмы различной тяжести.

Последствия взрыва и радиус действия на человека

Воздушная волна оказывает косвенное разрушающее воздействие на человека. Оно заключается в летящих вместе с волной камнях, частей мебели, сучьев деревьев, стеклянных осколках и других предметах.

Виды и типы

Этот быстрый процесс преобразования любого взрывчатого вещества, с выделением определенного количества энергии за небольшой промежуток времени, имеет следующую классификацию:

физический взрыв – вызываемый изменением физического состояния вещества. В результате такого В. вещество превращается в газ с высоким давлением и температурой;
химический взрыв – вызываемый быстрым химическим превращением веществ, при котором потенциальная химическая энергия переходит в тепловую и кинетическую энергию расширяющихся продуктов взрыва. В основе лежат взрывчатые вещества, процесс происходит с выделением энергии химических исходных веществ; – мощный взрыв, вызванный высвобождением ядерной энергии либо быстро развивающейся цепной реакцией деления тяжелых ядер, либо термоядерной реакцией синтеза ядер гелия из более легких ядер; – произошедший в результате нарушения технологии производства, ошибок обслуживающего персонала либо ошибок, допущенных при проектировании;
взрыв пылевоздушной смеси – когда первоначальный инициирующий импульс способствует возмущению пыли или газа, что приводит к последующему мощному взрыву;
взрыв сосуда под высоким давлением – взрыв сосуда, в котором в рабочем состоянии хранятся сжатые под высоким давлением газы или жидкости, либо взрыв, в котором давление возрастает в результате внешнего нагрева или самовоспламенения образовавшейся смеси внутри сосуда;
объемный взрыв – детонационный или дефлаграционный взрыв газовоздушных, пылевоздушных и пылегазовых облаков.
природные – при грозе, извержении вулкана, падение небесных тел (метеоритов).

Все типы взрывов приводят к образованию ударного, вибрационного и теплого воздействия на все окружение. Масштаб разрушений зависит от места возникновения процесса детонации и его мощности. Рассмотрим поражающее действие и последствия взрывов.

Радиус и зона действия

Различают 3 зоны действия последствий этого процесса:

Зоны действия взрыва

I – определяется развитием детонационного процесса. В ее радиусе происходит интенсивное дробящее воздействие, что приводит к разрушению взрывчатого вещества на отдельные компоненты, разлетающиеся с высокой скоростью на различные расстояния от места взрыва.
II – ограничивается действием на окружающую среду взрывчатых продуктов. Все объекты, попавшие в эту зону, подвергаются полному уничтожению. На границе образуется ударная волна, которая оторвавшись от продуктов взрыва, начинает автономное движение.
III – в зависимости от силы воздушной волны выделяются 3 подзоны: сильных, средних и слабых повреждений. На границе последней, ударный воздушный поток преобразовывается в звуковую волну, которая способна распространиться на многие километры.

На производственных объектах взрывы возникает из-за поломок, разрушений или выхода из строя различного оборудования, емкостей с хранением опасных веществ, трубопроводов. Нарушения человеком необходимого технологического режима (температуры, давления) также приводит к возникновению процесса детонации.

Бытовые случаи, сопровождающиеся утечкой газа, чаще всего являются причинами взрывов в жилых домах. Природные катаклизмы, приводящие к нарушениям целостности газового оборудования, а также удары молний, падение космических тел крайне редко, но все же способны приводить к взрывоопасным ситуациям.

Действие взрыва на здания сооружения

Ударная волна, поток осколков, летящие предметы, воздействие высокой температуры и отравляющих продуктов процесса горения относят к поражающим факторам взрыва. Под их воздействие в первую очередь попадают все сооружения, здания. Наиболее значительным разрушениям подвергаются высокие строения, имеющие легкие несущие элементы.

Низкие или подземные сооружения, произведенные из тяжелых конструкций, обладают хорошей устойчивостью к поражающим факторам и имеют меньше разрушительных последствий.

В зависимости от действия взрыва на здания и сооружения выделяются следующие степени их деструкции:

Полная, когда восстановление из-за уничтожения несущих конструкций невозможно.
Сильная. Разрушения затрагивают большую часть здания.
Средняя. Уничтожению или повреждению подверглись большей частью лишь второстепенные части (крыши, двери, перегородки, оконные проемы). Иногда возникают трещины в стенах, подвал сохранен.
Слабая степень характеризуется незначительными разрушениями, которые устраняются в течение короткого времени.

Продукты взрыва, образовавшаяся волна и выделяемая энергия способна вызвать человеческие жертвы. Резкое повышение давления воздушной массы, воспринимаемое человеком, как сильный удар служит основной причиной получения тяжелых травм. Кроме того, набирающий скорость воздушный напор способен отшвырнуть человека на большое расстояние, ударив его об землю или другое препятствие. Возникающие в таких случаях повреждения зачастую оказываются не совместимыми с жизнью.

Наибольшим разрушающим воздействием обладает ядерный взрыв. Помимо сметающей волны, возникает сильное световое и радиационное излучение, поражающее все вокруг. Радиация оказывает сильное разрушающее действие на землю, воду, любые посадки. С последствиями заражениями радиоактивными частицами приходится бороться несколько десятков лет. Подробнее о понятиях радиоактивности Вы можете ознакомиться в нашей презентации на сайте.

Что делать при взрыве: правила поведения

Если, попав в такую ситуацию, вы находитесь в сознании и не имеете серьезных повреждений, то начинайте оказывать посильную помощь окружающим. При наличии рабочего телефона позвоните в службу спасения. Ознакомьтесь также с материалом:

Ваши действия при взрыве в здании не должны быть хаотичными, сохраняйте выдержку. Поддерживайте и подбадривайте других пострадавших. Покидать самостоятельно разрушенное здание разрешается только в случае возникновения возгорания или при реальной угрозе обрушения конструктивных элементов. Если вы все-таки решили выйти на улицу, то убедитесь в отсутствии утечек газа, очагов сильных возгораний, значительных повреждений стен, пола и перекрытий.

Что делать, если произошел взрыв, и у вас придавило часть тела? Пытайтесь поддерживать в ней циркуляцию крови с помощью массирования и разминания. По-возможности, укройтесь чем-то теплым, откиньте от себя все предметы, представляющие опасность (режущие, колющие). Сигнализируйте о своем месте нахождения светом от экрана телефона, фонарем, стуком.

Что делать при ядерном взрыве: план спасения

Ядерный процесс характеризуется сильным световым свечением, но смотреть на эту вспышку даже, находясь на длительном расстоянии, нельзя. Это может привести к ожогу роговицы и слепоте.

В зависимости от условий ядерного взрыва, изменяется и действие поражающих факторов:

избыточное давление ударной волны при наземных взрывах больше, а радиус действия меньше, чем при воздушных;
значение световых импульсов при наземных взрывах в несколько раз меньше, чем при воздушных;
радиус поражения проникающей радиацией при взрывах ядерных зарядов большой мощности значительно меньше радиусов поражения ударной волной и световым излучением, для боеприпасов же малой и сверхмалой мощности, а также нейтронных боеприпасов проникающая радиация является основным поражающим фактором;
площади радиоактивного загрязнения местности при наземном и воздушном на малой высоте взрывах в несколько раз превышают размеры зон воздействия остальных поражающих факторов;
высотный взрыв благоприятствует возникновению мощного ЭМИ и его поражающему действию на большие расстояния (практически на всю видимую из точки взрыва поверхность Земли), в то время как при взрывах на малых высотах напряженность электромагнитного поля быстро спадает по мере удаления из эпицентра ядерного взрыва.

Услышав предупреждение о ядерном взрыве, немедленно следует укрыться в подземном убежище. Не покидайте его до получения официального разрешения. Если такая ситуация застала вас на улице, найдите любое крепкое сооружение, которое сможет защитить вас от ударной волны и выдержать ее силу.

Если Вы находитесь на расстоянии, с которого можно увидеть вспышку света, то ядерное облако дойдет до вас примерно в течение получаса. Примите защитные меры от радиоактивных частиц.

Существует лишь 3 способа снизить их негативное воздействие: увеличить расстояние от эпицентра взрыва, выждать время в бомбоубежищах или отразить их с помощью защитных специальных средств.

Рядом постоянно должно находиться работающее радио. По нему вы услышите информацию о том, что делать после взрыва. Придерживайтесь полученных инструкций. Службы чрезвычайного реагирования имеют больше информации о ситуации и лучше знают, как следует действовать, чтобы минимизировать последствия.

Длительность нахождения в убежище в зависимости от силы взрыва и радиуса зараженной местности может варьироваться от пару дней до нескольких недель. Не пытайтесь самостоятельно его покинуть.

Учитывая, что некоторое время вам придется жить в этом месте, постарайтесь соблюдать санитарные нормы, поддерживать чистоту насколько возможно и придерживаться правил вежливости. Оказывайте посильную помощь нуждающимся людям.

Самое большое количество радиоактивных осадков выпадает в первые сутки, их время распада зависит от отравляющего вещества и не зависит от внешних факторов (расстояния от центра взрыва, местности, климата).

В большинстве случаев, после ухода из убежища, население при заражении местности эвакуируют в безопасные места. В таком случае, следует знать, что взять с собой вещи из зараженной зоны вы не сможете, поэтому собираясь в убежище, возьмите все необходимое.

10. При каком избыточном давлении ударной волны у людей возникают тяжёлые травмы, характеризующиеся сильными контузиями, переломами конечностей, травмами внутренних органов:
а) 40-60 кПа
б) свыше 60 кПа +
в) 20-40 кПа

11. От воздействия ударной волны людей могут защитить:
а) убежища и укрытия +
б) общевойсковой защитный комплект
в) преграды, не пропускающие свет

12. Какова мощность дозы излучения за время полного распада в зоне опасного заражения:
а) 4000 и более рад
б) 1200-4000 рад +
в) 40-400 рад

13. Через сколько часов после ядерного взрыва уровень радиации уменьшится в 10 раз:
а) 7 часов +
б) 5 часов
в) 4 часа

14. Проникающая радиация – это:
а) поток невидимых протонов
б) поток радиоактивных протонов
в) поток гамма-лучей и нейтронов +

15. Для защиты от проникающей радиации нужно использовать:
а) убежища +
б) преграды, не пропускающие свет
в) респиратор

16. Для защиты от проникающей радиации нужно использовать:
а) общевойсковой защитный комплект
б) укрытия +
в) противогаз

17. Что необходимо провести для обеззараживания одежды и предметов от радиоактивных веществ:
а) дезинфекцию
б) дезрадиацию
в) дезактивацию +

18. Ядерное оружие – это:
а) высокоточное наступательное оружие, основанное на использовании ионизирующего излучения при взрыве ядерного заряда в воздухе, на земле (на воде) или под землей (под водой)
б) оружие массового поражения взрывного действия, основанное на использовании внутриядерной энергии +
в) высокоточное наступательное оружие

19. Проникающая радиация – это поток:
а) нейтронов
б) радиоактивных протонов
в) совместное излучение гамма-лучей и нейтрона +

20. Воздействие какого поражающего фактора ядерного взрыва может вызвать ожоги кожи, поражения глаз человека и пожары:
а) электромагнитного импульса
б) светового излучения +
в) проникающей радиации

21. Под влиянием ионизации в организме человека возникают биологические процессы, проводящие к нарушениям:
а) жизненных функций отдельных органов и развитию лучевой болезни +
б) деятельности центральной нервной системы и опорно-двигательного аппарата
в) деятельности сердечно-сосудистой системы и ослаблению зрения

22. Основные источники радиоактивного заражения:
а) ядерные реакции в боеприпасе в момент взрыва и радиоактивный распад осколков (продуктов) деления в облаке взрыва
б) продукты деления ядерного заряда и радиоактивные протоны, образующиеся в результате воздействия нейтронов на материалы, из которых изготовлен ядерный боеприпас, и на некоторые элементы, входящие в состав грунта в районе взрыва +
в) светящаяся область, образуемая раскаленными продуктами взрыва и раскаленным воздухом

23. Наибольшую опасность радиоактивные вещества представляют после выпадения:
а) в первые сутки
б) в течение трех суток
в) в первые часы +

24. Можно ли укрыться от ударной волны, если вы увидели вспышку на значительном расстоянии:
а) единственный способ не подвергнуться поражающему действию ударной волны – заблаговременно укрыться в защитном сооружении (убежище) ГО
б) можно. Яркая вспышка видна на большом расстоянии. Свет распространяется мгновенно, тогда, как ударная волна проходит первый километр за две секунды, а затем скорость ее распространения уменьшается. Значит, спустя несколько секунд после взрыва существует реальная возможность укрытия от ударной волны +
в) нельзя. Свет от яркой вспышки ядерного взрыва распространяется мгновенно, одновременно с ударной волной, поражающей не только здания и постройки, но а также людей и животных

25. Поражающими факторами ядерного взрыва являются:
а) избыточное давление в эпицентре ядерного взрыва, заряженное отравляющими веществами и движущееся по направлению ветра облако, изменение состава атмосферного воздуха
б) резкое понижение температуры окружающей среды, понижение концентрации кислорода в воздухе, самовозгорание веществ и материалов в зоне взрыва, резкое увеличение силы тока в электроприборах и электрооборудовании
в) ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение и электромагнитный импульс +

26. Световое излучение – это:
а) скоростной поток продуктов горения, изменяющий концентрацию атмосферного воздуха
б) поток лучистой энергии, включающей ультрафиолетовые, видимые и инфракрасные лучи +
в) поток невидимых нейтронов

27. Электромагнитный импульс – это:
а) кратковременное электромагнитное поле, возникающее при взрыве боеприпаса в результате взаимодействия гамма-лучей и нейтронов +
б) химические соединения, которые способны поражать людей и животных на больших площадях и проникать в разные сооружения
в) кратковременный электрический разряд большой мощности, возникающий в эпицентре ядерного взрыва и способный выводить из строя электроприборы, электрооборудование и электроустановки на больших расстояниях, в зависимости от зоны действия взрыва

28. В зависимости от характера разрушений в очаге ядерного поражения выделяются четыре зоны разрушения. Какие:
а) зоны сплошных, массовых, частичных и резких разрушений
б) зоны общих, местных, отдельных и второстепенных разрушений
в) зоны полных, сильных, средних и слабых разрушений +

29. Чем определяется время действия проникающей радиации на надземные объекты:
а) временем подъема облака взрыва на высоту, при которой гамма-нейтронное излучение практически достигает поверхности земли +
б) видом ядерного взрыва
в) мощностью ядерного взрыва

30. Что может служит защитой от светового излучения:
а) водоемы и водоисточники
б) любые преграды, не пропускающие свет: укрытия, тень густого дерева, забор и т.д. +
в) простейшие средства защиты кожи и органов дыхания

Между примеры химической энергии мы можем найти батареи, биомассу, нефть, природный газ или уголь. Химическая энергия - это энергия, хранящаяся в химических веществах, что превращает ее в энергию атом

Содержание:

В большинстве случаев это считается энергией химических связей, но этот термин также включает энергию, запасенную в электронном расположении атомов и ионов.

Это форма потенциальной энергии, которая не будет наблюдаться, пока не произойдет реакция. Обычно, когда химическая энергия высвобождается из вещества, оно превращается в совершенно новое вещество.

20 выдающихся примеров химической энергии

1- сжечь дрова

На протяжении тысячелетий древесина была источником энергии. Вокруг костра горит дрова, и когда дрова горит, химическая энергия, хранящаяся в связях молекул целлюлозы в древесине, выделяет тепло и свет.

2- Сжигать уголь

Во время промышленной революции в паровых машинах, например в поездах, в качестве источника энергии использовался уголь.

Когда уголь горит, он выделяет тепло, которое использовалось для испарения воды и выработки кинетической энергии при движении поршня.

Хотя паровые машины сегодня больше не используются, уголь по-прежнему используется в качестве источника энергии для выработки электроэнергии и тепла.

3- Бензин

Жидкие виды топлива, такие как нефть или газ, являются одними из наиболее экономически важных форм химической энергии для человеческой цивилизации.

При наличии источника возгорания эти ископаемые виды топлива мгновенно преобразуются, высвобождая при этом огромное количество энергии.

Эта энергия используется разными способами, особенно для транспортных целей.

Когда вы нажимаете педаль газа в автомобиле, газ в баке преобразуется в механическую энергию, которая толкает автомобиль вперед, а затем создает кинетическую энергию в форме движущегося автомобиля.

4- Природный газ

Когда газ пропан сжигается для приготовления пищи на гриле, химическая энергия, хранящаяся в связях молекул пропана, разрушается, и тепло выделяется для приготовления пищи.

Точно так же природный газ, такой как метан, используется в качестве альтернативы бензину и дизельному топливу для транспортных средств.

5- Редокс-потенциал

Химические элементы обладают способностью отдавать или принимать электроны. Поступая так, они остаются в состоянии большей или меньшей энергии в зависимости от элемента.

Когда один элемент передает один электрон другому, разница между этими энергетическими состояниями называется окислительно-восстановительным потенциалом.

По традиции, если разница положительная, реакция происходит спонтанно.

6- Батареи и гальванические элементы

Потенциал окисления - это основа, на которой работают батареи. Когда элемент передает электрон другому, он проходит по проводу, производя электрическую энергию, которая питает электронные устройства, такие как сотовые телефоны, пульты дистанционного управления, игрушки и т. Д.

7- Биоэлектрическая энергия

Есть некоторые виды, например электрические угри (Электрофор Electricus) или глубоководная рыба (melanocetus johnsonii), которые способны генерировать биоэлектричество извне.

Фактически, биоэлектричество присутствует во всем живом. Примерами являются мембранные потенциалы и нейрональные синапсы.

Во время фотосинтеза энергия солнечного света преобразуется в химическую энергию, которая хранится в связях углеводов.

Затем растения могут использовать энергию, хранящуюся в связях углеводных молекул, для роста и восстановления.

9- Еда

Пища, которую люди едят, будь то растения или животные, представляет собой форму хранимой химической энергии, которую тела используют для движения и функционирования.

Когда пища готовится, часть энергии высвобождается из ее химических связей в результате приложенной тепловой энергии.

После еды в процессе пищеварения химическая энергия преобразуется в форму, которую может использовать их организм.

10- Клеточное дыхание

Во время клеточного дыхания наши тела поглощают молекулы глюкозы и разрывают связи, удерживающие молекулы вместе.

Когда эти связи разрываются, химическая энергия, хранящаяся в этих связях, высвобождается и используется для создания молекул АТФ, полезной для нас формы энергии.

11- Движение мышц и упражнения

Движение мышц - это пример того, как тело использует химическую энергию для преобразования ее в механическую или кинетическую энергию.

При использовании энергии, содержащейся в АТФ, в белках скелетных мышц происходят конформационные изменения, вызывающие их напряжение или расслабление, вызывая физическое движение.

12- Химическое разложение

Когда живые существа умирают, энергия, содержащаяся в их химических связях, должна куда-то уходить. Бактерии и грибы используют эту энергию в реакциях брожения.

13- Водород и кислород

Водород - легкий и легковоспламеняющийся газ. Соединяясь с кислородом, он взрывно выделяет тепло.

14- Взрывы

Взрывы - это химические реакции, которые происходят очень быстро и выделяют много энергии. При выстреле взрывчатого вещества химическая энергия, запасенная во взрывчатом веществе, изменяется и передается в звуковую энергию, кинетическую энергию и тепловую энергию.

Их можно наблюдать в создаваемых звуках, движении и тепле.

15- Нейтрализация кислот

Нейтрализация кислоты основанием высвобождает энергию. Это потому, что реакция экзотермична.

16- Кислота в воде

Также при разбавлении кислоты водой происходит экзотермическая реакция. При этом необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы избежать разбрызгивания кислоты. Правильный способ разбавления кислоты - всегда добавлять ее в воду, а не наоборот.

17- Охлаждающий гель

Холодные контейнеры, используемые в спорте, являются примерами химической энергии. Когда внутренний мешок, наполненный водой, разрывается, он вступает в реакцию с гранулами нитрата аммония и создает новые химические связи во время реакции, поглощая энергию из окружающей среды.

В результате накопления химической энергии в новых связях температура холодного контейнера снижается.

Эти удобные мешочки, которые используются для согрева холодных рук или воспаленных мышц, содержат химические вещества.

Когда вы разбиваете упаковку, чтобы использовать ее, химические вещества активируются. Эти химические вещества смешиваются, и выделяемая ими химическая энергия создает тепло, которое нагревает упаковку.

19- Алюминий в соляной кислоте

Химическая реакция в лаборатории: алюминиевая фольга добавляется к раствору соляной кислоты.

Пробирка становится очень горячей, потому что многие химические связи разрываются во время реакции, высвобождая химическую энергию, что приводит к повышению температуры раствора.

20- Атомная энергия

Несмотря на то, что это не пример химической энергии, о нем стоит упомянуть. При делении ядра оно распадается на несколько более мелких осколков.

Эти осколки или продукты деления примерно равны половине исходной массы. Также испускаются два или три нейтрона.

Дополнительные концепции для понимания химической энергии

Химические реакции включают образование и разрыв химических связей (ионных и ковалентных), а химическая энергия системы - это энергия, выделяемая или поглощаемая из-за образования и разрыва этих связей.

Разрыв связи требует энергии, образование связей высвобождает энергию, и общая реакция может быть эндергонической (ΔG 0) в зависимости от общих изменений в устойчивости реагентов к продуктам (Chemical Energy, SF ).

Химическая энергия играет решающую роль в повседневной жизни. Благодаря простым реакциям и окислительно-восстановительной химии, разрыву и связыванию энергия может быть извлечена и использована полезным способом.

Бомбы

Большую часть истории человек использовал для уничтожения себе подобных всевозможные виды холодного оружия, начиная от незамысловатого каменного топора, и заканчивая весьма продвинутыми и сложными в изготовлении металлическими орудиями. Примерно в XI–XII столетии в Европы начали применять пушки, и тем самым человечество познакомилось с важнейшим взрывчатым веществом – черным порохом.

Это был поворотный момент в военной истории, хотя понадобилось еще примерно восемь столетий, чтобы огнестрельное оружие полностью вытеснило с полей сражений остро наточенную сталь. Параллельно прогрессу пушек и мортир развивались взрывчатые вещества – причем не только порох, но и всевозможных составов для снаряжения артиллерийских снарядов или изготовления фугасов. Разработка новых взрывчатых веществ и взрывных устройств активно продолжается и в наши дни.

Сегодня известны десятки взрывчатых веществ. Помимо военных нужд, взрывчатка активно применяется в горном деле, при строительстве дорог и туннелей. Однако прежде чем говорить об основных группах взрывчатых веществ, следует несколько подробнее упомянуть о процессах, происходящих во время взрыва и понять принцип действия взрывчатых веществ (ВВ).

Взрывчатка: что это такое?

Взрывчатые вещества – это большая группа химических соединений или смесей, которые под воздействием внешних факторов способны к быстрой, самоподдерживающейся и неуправляемой реакции с выделением большого количества энергии. Проще говоря, химический взрыв – это процесс преобразования энергии молекулярных связей в тепловую энергию. Обычно его результатом является большое количество раскаленных газов, которые и выполняют механическую работу (дробление, разрушение, перемещение и др.).

Классификация взрывчатых веществ довольно сложна и запутанна. К ВВ относятся вещества, которые распадаются не только в процессе взрыва (детонации), но и медленного или быстрого горения. К последней группе относятся пороха и различные виды пиротехнических смесей.

Детонацией называют стремительное (сверхзвуковое) распространение фронта сжатия с сопутствующей ему экзотермической реакцией во взрывчатом веществе. В этом случае химические превращения идут настолько бурно и выделяется такое количество тепловой энергии и газообразных продуктов, что в веществе образуется ударная волна. Детонация – это процесс максимально быстрого, можно сказать, лавинообразного вовлечения вещества в реакцию химического взрыва.

Дефлаграция, или горение – это тип окислительно-восстановительной химической реакции, во время которой ее фронт перемещается в веществе за счет обычной теплоотдачи. Подобные реакции хорошо всем известны и часто встречаются в повседневной жизни.

Любопытно, что энергия, выделяемая при взрыве, не так уж и велика. Например, при детонации 1 кг тротила ее выделяется в несколько раз меньше, чем при сгорании 1 кг каменного угля. Однако при взрыве это происходит в миллионы раз быстрее, вся энергия выделяется практически мгновенно.

Следует отметить, что скорость распространения детонации – это важнейшая характеристика взрывчатых веществ. Чем она выше, тем более эффективен заряд взрывчатки.

Чтобы запустить процесс химического взрыва необходимо воздействие внешнего фактора, он может быть нескольких видов:

механический (накол, удар, трение);
химический (реакция какого-либо вещества с зарядом взрывчатки);
внешняя детонация (взрыв в непосредственной близости от ВВ);
тепловой (пламя, нагревание, искра).

Следует отметить, что разные виды ВВ имеют различную чувствительность к внешним воздействиям.

Основные свойства ВВ

Главными из них являются:

температура продуктов взрыва;
теплота взрыва;
скорость детонации;
бризантность;
фугасность.

На последних двух пунктах следует остановиться отдельно. Бризантность ВВ – это его способность разрушать прилегающую к нему среду (горную породу, металл, дерево). Данная характеристика во многом зависит от физического состояния, в котором находится взрывчатка (степень измельчения, плотность, однородность). Бризантность напрямую зависит от скорости детонации взрывчатого вещества – чем она выше, тем лучше ВВ может дробить и разрушать окружающие предметы.

Бризантные взрывчатые вещества обычно используют для снаряжения артиллерийских снарядов, авиабомб, мин, торпед, гранат и других боеприпасов. Этот тип ВВ менее чувствителен к внешним факторам, чтобы подорвать такой заряд взрывчатого вещества необходима внешняя детонация. В зависимости от своей разрушительной силы бризантные взрывчатые вещества делятся на:

Повышенной мощности: гексоген, тетрил, оксоген;
Средней мощности: тротил, мелинит, пластид;
Пониженной мощности: ВВ на основе аммиачной селитры.

Чем выше бризантность ВВ, тем лучше оно разрушит корпус бомбы или снаряда, придаст осколкам большую энергию и создаст более мощную ударную волну.

Не менее важным свойством взрывчатых веществ является его фугасность. Это самая общая характеристика любого ВВ, она показывает насколько та или иная взрывчатка обладает разрушающей способностью. Фугасность напрямую зависит от количества газов, которые образовываются при взрыве. Следует отметить, что бризантность и фугасность, как правило, не связаны между собой.

Фугасность и бризантность определяют то, что мы называем мощностью или силой взрыва. Однако для различных целей необходимо подбирать соответствующие виды ВВ. Бризантность очень важна для снарядов, мин и авиабомб, а вот для горных работ больше подойдет взрывчатка со значительным уровнем фугасности. На практике подбор ВВ гораздо более сложен, и чтобы правильно выбрать взрывчатку, следует учитывать все ее характеристики.

Существует общепринятый способ определения мощности различных взрывчатых веществ. Это так называемый тротиловый эквивалент, когда мощность тротила условно принимается за единицу. Используя этот способ можно высчитать, что мощность 125 гр тротила равна 100 гр гексогена и 150 гр аммонита.

Еще одной важной характеристикой взрывчатых веществ является их чувствительность. Она определяется вероятностью взрыва ВВ при воздействии на него того или иного фактора. От этого параметра зависит безопасность производства и хранение взрывчатых веществ.

Все современные ВВ – это либо химические соединения, либо механические смеси. К первой группе относятся гексоген, тротил, нитроглицерин, пикриновая кислота. Химические взрывчатые вещества, как правило, получают нитрованием различных видов углеводородов, что приводит к введению в их молекулы азота и кислорода. Ко второй группе – аммиачно-селитренные ВВ. В состав взрывчатых веществ подобного типа обычно входят вещества, богатые кислородом и углеродом. Для повышения температуры взрыва в смеси часто добавляют порошки металлов: алюминия, бериллия, магния.

Кроме всех вышеперечисленных свойств, любое взрывчатое вещество должно быть химически стойким и пригодным для длительного хранения. В 80-х годах прошлого века китайцы сумели синтезировать мощнейшую взрывчатку – трициклическую мочевину. Ее мощность превосходила тротил в двадцать раз. Проблема была в том, что через несколько дней после изготовления вещество разлагалось и превращалось в слизь, непригодную для дальнейшего использования.

Классификация взрывчатых веществ

По своим взрывчатым свойствам ВВ делятся на:

Инициирующие. Они используются для подрыва (детонации) других взрывчатых веществ. Основными отличиями ВВ этой группы является высокая чувствительность к инициирующим факторам и высокая скорость детонации. К этой группе относятся: гремучая ртуть, диазодинитрофенол, тринитрорезорцинат свинца и другие. Как правило, эти соединения используются в капсюлях-воспламенителях, запальных трубках, капсюлях-детонаторах, пиропатронах, самоликвидаторах;
Бризантные взрывчатые вещества. Этот тип ВВ обладает значительным уровнем бризантности и используется в качестве основного заряда для подавляющего большинства боеприпасов. Эти мощные взрывчатые вещества отличаются по своему химическому составу (N-нитрамины, нитраты, другие нитросоединения). Иногда их используют в виде различных смесей. Бризантные взрывчатые вещества также активно используют в горном деле, при прокладке туннелей, проведении других инженерных работ;
Метательные взрывчатые вещества. Являются источником энергии для метания снарядов, мин, пуль, гранат, а также для движения ракет. К этому классу взрывчатых веществ относятся пороха и различные виды ракетного топлива;
Пиротехнические составы. Используются для снаряжения специальных боеприпасов. При сгорании производят специфический эффект: осветительный, сигнальный, зажигательный.

Взрывчатые вещества разделяют и по их физическому состоянию на:

Жидкие. Например, нитрогликоль, нитроглицерин, этилнитрат. Существуют и разнообразные жидкостные смеси ВВ (панкластит, взрывчатые вещества Шпренгеля);
Газообразные;
Гелеобразные. Если растворить нитроцеллюлозу в нитроглицерине, то получится так называемый гремучий студень. Это крайне нестабильное, но довольно мощное взрывчатое гелеобразное вещество. Его любили использовать российские революционеры-террористы в конце XIX века;
Суспензии. Довольно обширная группа взрывчатых веществ, которые в наши дни применяются для промышленных целей. Существуют различные виды взрывчатых суспензий, в которых ВВ либо окислитель является жидкой средой;
Эмульсионные взрывчатые вещества. Весьма популярный в наши дни вид ВВ. Часто используется в строительных или шахтных работах;
Твердые. Наиболее распространенная группа ВВ. К ней относятся практически все взрывчатые вещества, используемые в военном деле. Могут быть монолитными (тротил), гранулированными или порошкообразными (гексоген);
Пластичные. Эта группа взрывчатых веществ обладает пластичностью. Такая взрывчатка стоит дороже обычной, поэтому ее редко применяют для снаряжения боеприпасов. Типичным представителем этой группы является пластид (или пластит). Его часто используют при проведении диверсий для подрыва конструкций. По своему составу пластид – это смесь гексогена и какого-либо пластификатора;
Эластичные.

Немного истории ВВ

Первым взрывчатым веществом, которое было придумано человечеством, стал черный порох. Считается, что он был изобретен в Китае еще в VII веке нашей эры. Однако надежных подтверждений этому до сих пор так и не обнаружено. Вообще вокруг пороха и первых попыток его применения создано немало мифов и явно фантастических историй.

Существуют древнекитайские тексты, в которых описаны смеси, похожие по составу на черный дымный порох. Их использовали в качестве лекарств, а также для пиротехнических шоу. Кроме того, есть многочисленные источники, утверждающие, что в следующих столетиях китайцы активно использовали порох для производства ракет, мин, гранат и даже огнеметов. Правда, иллюстрации некоторых видов этого древнего огнестрельного оружия заставляют усомниться в возможности его практического применения.

Порох впервые появился в Европе примерно в середине XIII века и до сих пор неизвестно, как именно он попал на континент. Среди европейских изобретателей пороха часто упоминают имена монаха Бертольда Шварца и английского ученого Роджера Бэкона, хотя единого мнения у историков нет. По одной из версий порох, изобретенный в Китае, через Индию и Ближний Восток попал в Европу. Так или иначе, уже в XIII столетии европейцы знали о порохе и даже пытались использовать это кристаллическое взрывчатое вещество для мин и примитивного огнестрельного оружия.

Долгие столетия порох оставался единственным видом ВВ, которое знал и применял человек. Только на рубеже XVIII–XIX веков, благодаря развитию химии и других естественных наук, развитие взрывчатых веществ достигло новых высот.

В 1847 году был впервые синтезирован нитроглицерин, однако эта взрывчатка оказалась слишком нестабильной и опасной для производства и хранения. Чуть позже эту проблему частично удалось решить знаменитому Альфреду Нобелю, который предложил смешивать нитроглецирин с глиной. Так получился динамит. Это мощное взрывчатое вещество, однако оно отличается повышенной чувствительностью. Во время Первой Мировой войны динамитом пытались снаряжать снаряды, но от этой идеи довольно быстро отказались. Динамит еще долго использовали в горных работах, но в наши дни эта взрывчатка давно не производится.

В 1863 году немецкие ученые открыли тротил, а в 1891 году в Германии началось промышленное производство этого взрывчатого вещества. В 1897 году немецкий химик Ленце синтезировал гексоген – одно из самых мощных и распространенных взрывчатых веществ в наши дни.

Разработка новых взрывчатых веществ и взрывных устройств продолжалась все прошлое столетие, исследования в этом направлении идут и сегодня.

В 1942 году американский химик Бахманн получил новую взрывчатку, похожую на гексоген, но гораздо мощнее его. Новое ВВ получило название октоген, по своей эффективности один килограмм этого взрывчатого вещества равен четырем килограммам тротила.

В 60-е годы американская компания EXCOA предложила Пентагону новую взрывчатку на основе гидразина, которая якобы была в 20 раз мощнее тротила. Однако был у этого ВВ и один ощутимый минус – абсолютно мерзкий запах заброшенного привокзального туалета. Проверка показала, что по мощности новое вещество превосходит тротил всего лишь в 2-3 раза, и от использования решили отказаться. После этого EXCOA предложила другой способ применения взрывчатого вещества: делать с его помощью окопы.

Вещество тонкой струйкой поливалось на землю, а затем подрывалось. Тем самым в считанные секунды можно было получить окоп полного профиля без лишних усилий. Несколько комплектов взрывчатки отправили во Вьетнам для испытания в боевых условиях. Конец этой истории был забавным: окопы, полученные с помощью взрыва, имели такой отвратительный запах, что солдаты отказывались находиться в них.

В конце 80-х американцы разработали новую взрывчатку – CL-20. По информации некоторых СМИ, ее мощность едва ли не в двадцать раз превышает тротил. Однако из-за своей высокой цены (1300 долларов за 1 кг) широкомасштабное производство нового ВВ так и не было начато.

Читайте также: