Детонация. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Детонация (франц. detoner - взрываться, от лат. detono - гремлю) - распространение в пространстве хим. превращения, сопровождающегося выделением теплоты, с пост. скоростью, превышающей скорость звука в данном веществе. В отличие от горения, где распространение пламени обусловлено медленными процессами диффузии и теплопроводности, Д. представляет собой комплекс мощной ударной волны и зоны хим. превращения. Ударная волна сжимает и нагревает вещество, вызывая в нём хим. превращение. С др. стороны, теплота, выделяющаяся в результате реакции, поддерживает ударную волну, не давая ей затухать. При этом обеспечивается устойчивый стационарный режим волны Д. с пост. скоростью. Скорость детонац. волн достигает 1-3 км/с в газовых смесях и 8-9 км/с в конденсиров. взрывчатых веществах (BB), а давление на фронте распространяющихся в них детонац. волн составляет 1-5 МПа (10-50 кгс/см²) и 10 ГПа (10⁵ кгс/см²) соответственно. После прохождения детонац. волны сильно сжатые продукты реакции быстро расширяются - происходит взрыв.

Классич. теория Д., основанная на ур-ниях механики сплошной среды и законах термодинамики,- т. н. гидродинамич. теория Д.- позволяет по нач. состоянию смеси, теплоте хим. превращения Q и свойствам продуктов детонации найти D - скорость Д., давление р, температуру T, уд. объём продуктов V и скорость их движения. Вследствие быстрого протекания хим. реакции в волне Д. зона между ударной волной и продуктами детонации (рис. 1) может рассматриваться как поверхность разрыва. На ней должны выполняться законы сохранения массы (1), импульса (2) и энергии (3):

индексы 1 и 3 означают соответственно исходное состояние и состояние в конце хим. реакции,

- внутр. энергия единицы массы, v - скорость продуктов Д. относительно её фронта. К этим отношениям должно быть добавлено т. н. условие Чепмена - Жуге, согласно к-рому скорость Д. относительно продуктов реакции равна местной скорости звука в продуктах Д. Оно эквивалентно требованию отсутствия возмущений фронта волны Д. со стороны продуктов реакции, чем обусловлено осн. свойство Д.- постоянство её скорости.

Рис. 1. Распределение давления в плоской детонационной волне: I - исходное вещество; II - фронт ударной волны; III - зона химического превращения; IV - продукты детонации; р₀ - начальное давление; х - пространственная координата.

При возникновении Д. в газе вначале ударная волна адиабатически переводит вещество из состояния 1 в состояние 2 (рис. 2), затем в результате хим. реакции происходит переход 2-3 по прямой, касающейся адиабаты CD (описывает расширение продуктов реакции после завершения хим. реакции); точка касания 3 определяет поведение вещества за фронтом волны Д.

Рис. 2. Диаграмма состояния при детонационном переходе: AB - адиабатический процесс при ударной волне без химического превращения; CD - адиабата, соответствующая поведению вещества после завершения химической реакции; 1-2 - прямая Михельсона.

Скорость Д. в газе зависит от Q и показателя адиабаты : . Для вычисления скорости Д. в жидких и твёрдых средах необходимо знать ур-ние состояния продуктов реакции в них, имеющиеся сведения о к-ром чаще всего недостаточны.

Идеальный плоский фронт Д., как показывают эксперим. и теоретич. исследования, часто оказывается неустойчивым к малым возмущениям, поэтому он пульсирует и имеет сложную структуру,- появляются изломы, темп-pa газа в которых выше, чем в плоском фронте. В результате могут образоваться очаги самовоспламенения .

При нек-рых условиях потери энергии вовне становятся значительными, что не позволяет развиваться Д. Существуют пределы Д. по концентрации горючего, диаметру заряда, давлению.

Помимо рассмотренного классич. типа Д., исследуются специфич. типы Д.: т. н. спиновая, характеризующаяся движением волны по спирали; Д. в гетерогенных системах; малоскоростная Д.

Литература по детонации

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.