Поняття та класифікація вибухів. Вибухові речовини та вибухонебезпечні об'єкти
Вперше завдання вивчення фізичної сутності вибуху було поставлено М.В. Ломоносовим. У роботі «Про природу та народження селітри», написаної в 1748 р., він дає визначення вибуху як дуже швидкого виділення значної кількості енергії та великого обсягу газів.
Вибухомназивається процес дуже швидкого (надзвукового) фізичного або хімічного переходу речовини або групи речовин з одного стану в інше, що супроводжується дуже швидким переходом потенційної енергії вихідної речовини в кінетичну енергію, здатну виконувати механічну роботу.
Явище вибуху у його проявах, як грозовий розряд, виверження вулкана відоме людству з незапам'ятних часів. Дещо пізніше люди навчилися виготовляти вибухові склади та використовувати вибух у своїх цілях. Однак для формування правильного уявлення про сутність явища, що називається вибухом, були потрібні значні успіхи у розвитку природничих наук.
Характерною ознакою вибухує вкрай швидке поява чи, точніше, прояв дії тиску, зазвичай, дуже великого.
За характером процесу перебігу вибухів їх прийнято класифікувати на:
ФІЗИЧНІ- при яких тільки відбувається фізичне перетворення речовини (безполум'яне підривання за допомогою рідкої вуглекислоти та стисненого повітря, вибухи парових котлів, балони зі зрідженим газом, електричні розряди) тобто при фізичному вибуху енергія виділяється в результаті фізичного процесу.
Фізичний вибух знаходить застосування у вугледобувній промисловості у вигляді патронів аердокс, у яких руйнування середовища використовують енергію стиснутого повітря.
ХІМІЧНІ– при яких відбувається надзвичайно швидкі зміни хімічного складу речовин, що беруть участь у реакції з виділенням тепла та газів (вибух метану, вугільного пилу, ВР).
При хімічному вибуху енергія виділяється внаслідок швидкої хімічної реакції. Цьому типу вибуху можна дати таке визначення: вибухомназивається швидке хімічне перетворення вибухової речовини, що протікає з виділенням тепла та утворенням газів.
З цього визначення випливають чотири основні умови, яким має задовольняти хімічна реакція для того, щоб вона могла протікати у формі вибуху:
· Екзотермічність (виділення тепла),
· утворення газів,
· Велика швидкість реакції,
· Здатність до самопоширення.
Якщо хоча б одна з цих умов не виконується – вибуху не станеться.
Хімічне перетворення вибухових речовин і сумішей може протікати в різних формах,основними з яких є :
· повільне хімічне перетворення (розкладання речовини);
· горіння;
· детонація.
При повільному хімічному перетворенні реакція розкладання протікає одночасно в усьому обсязі речовини, що знаходяться при однаковій температурі, що дорівнює температурі навколишнього середовища. Швидкість реакції відповідає цій температурі та у всіх точках маса ВР однакова. При нагріванні ВР його температура зростає не тільки за рахунок зовнішнього нагріву, а й за рахунок тепла, що виділяється при хімічній реакції розкладання. За певних умов ця реакція може стати самоприскорювальною, внаслідок чого ВР швидко перетвориться на стислі гази майже одночасно по всьому об'єму. Відбудеться тепловий вибух ВР, який може бути прикладом гомогенного (однорідного) вибуху. Однак практично гомогенний вибух неможливий через нерівномірне тепловідведення з ВР, тому що в речовині завжди має місце виникнення одного або декількох вогнищ горіння, з яких горіння потім поширюється на решту ВВ.
Основою сучасної вибухової техніки є використання саморозповсюджується вибухового перетворення.При цій формі вибуху хімічне перетворення, яке почалося в будь-якій точці заряду, мимоволі поширюється до її меж. Здатність хімічної реакції в самопоширення є характерною особливістю цієї форми вибуху.
Самопоширюване вибухове перетворення можливе при горінні та детонації ВР. В обох випадках є фронт хімічного перетворення - відносно вузька зона, в якій відбувається інтенсивна хімічна реакція, що поширюється на речовину з деякою швидкістю. Попереду цієї зонизнаходиться вихідне ВР, позаду неї- продукти перетворення
Температури попереду фронту, позаду нього й у самій зоні хімічної реакції значно різняться; має місце також нерівність тисків та щільності.
Швидкість реакції, точніше, лінійна швидкість переміщення фронту процесу залежить в основному не від початкової температури речовини, а від кількості енергії, що виділяється при реакції, умов передачі її непрореагував речовині і кінетичних характеристик виникає в ньому при цій передачі хімічного перетворення. Так як механізм передачі енергії при горінні та детонації різний (при горінні теплова енергія передається за рахунок теплопровідності, при детонації основну роль відіграє ударна хвиля), швидкість поширення процесу також різниться і при горінні не перевищує для конденсованих ВР кількох сантиметрів на секунду, а при детонації становить кілометри на секунду.
Відповідно до відмінності у швидкості поширення процесу руйнівна дія при різних формах перетворення ВР істотно відрізняється.
Повільне перетворення лише у замкнутому обсязіможе призвести до підвищення тиску до розриву оболонки.
Горіннятакож здатне значно підвищити тиск лише в замкнутому або напівзамкнутому обсязі. Відповідно цей процес використовують у тих випадках, де занадто великий тиск небажаний (ракетні камери, вогнепальна зброя тощо).
ЯДЕРНІ– у яких відбуваються ланцюгові реакції розподілу ядер із заснуванням нових елементів. В даний час реалізуються два види виділення атомної енергії під час вибуху:
· Перетворення важких ядер на легші (радіоактивний розпад і поділ атомних ядер урану і плутонію);
· Утворення з легких ядер більш важкі (синтез атомних ядер).
При вибухових роботах у промисловості застосовуються хімічні вибухи.
Міністерство освіти та науки Російської Федерації
Федеральна державна бюджетна освітня установа
вищої професійної освіти
"Державний Університет Управління"
Кафедра управління природокористуванням та екологічною безпекою
СпеціальністьЕкономіка
СпеціалізаціяФінанси, грошовий обіг та кредит
Форма навчання: очна
Реферат На тему:
«Фактори небезпеки, заходи запобігання та дії населення при пожежах та вибухах»
З дисципліни " Безпека Життя Діяльності»
Виконавець
Студент 1 курсу 4 групи __________ ____ Пак Р.В __________
(підпис) (прізвище та ініціали)
Керівник
Кандидат економічних наук, доцент ______ _Зозуля П.В.________(вчений ступінь, звання) (підпис) (прізвище та ініціали)
Москва 2011
Вступ………………………………………………………………….. 2
1) Загальні поняття чинників небезпеки……………………..............3
а) пожежі……………………………………………………………3
б) вибухи та класифікація вибухів………………………………4
2) Причини виникнення пожеж та вибухів та їх наслідки..7
3) Фактори небезпеки…………………………………………………9
4) Вибухи та його наслідки………………………………………11
5) Види пожеж…………………………………………………….12
6) Сильнодіючі отруйні речовини………………………17
7) Перша допомога при пожежах та опіках………………………….18
8) Дії населення при пожежах та вибухах……………………19
Висновок
Вступ
На всіх стадіях свого розвитку людина була тісно пов'язана з навколишнім світом. На рубежі 21 століття людство дедалі більше відчуває у собі проблеми, які під час проживання високоіндустріальному суспільстві. Небезпечне втручання людини в природу різко посилилося, розширився обсяг цього втручання, воно стало різноманітнішим і зараз загрожує стати глобальною небезпекою для людства. Практично щодня у різних куточках нашої планети виникають пожежі та вибухи. Про які повідомляють засоби масової інформації. Що завдає велику матеріальну шкоду і пов'язаний із загибеллю людей, а також шкоду навколишньому середовищу, психологічний ефект тощо. За хімічною природою це різновиди неконтрольованого горіння
Вогонь погрожував людям з моменту його появи на Землі, і так само довго намагаються знайти захист від нього. Він продовжує знищувати величезні матеріальні цінності, як у ранні часи, і нині. За безтурботність, нешанобливе ставлення до вогню людство розплачується тисячами життів. Сьогодні ніхто не може сказати: «Ми загасили останню пожежу та запобігли останній вибуху, інших не буде!». Вміння користуватися вогнем дало людині відчуття незалежності від циклічної зміни тепла та холоду, світла та темряви. У той же час усім відомий дуалізм природи вогню на людину та її довкілля. Вогонь, що вийшов з-під контролю, здатний викликати величезні руйнівні, а також смертоносні наслідки. До таких проявів вогненної вірші належать пожежі.
Поняття факторів небезпеки, заходів попереджень під час пожеж та вибухів
Пожежі та вибухи є найпоширенішими надзвичайними подіями в індустріальному суспільстві. Пожежі та хімічні вибухи поєднує те, що в їх основі лежить процес горіння. Відмінність вибуху від пожежі у тому, що з вибуху швидкість поширення полум'яного горіння сягає 10-100 м/с, температура – кілька тисяч градусів, тиск газів (в ударної хвилі) зростає у багато разів.
Пожежа -неконтрольований процес горіння поза спеціальним осередком, що супроводжується знищенням матеріальних цінностей і створює небезпеку для життя людей. У Росії кожні 4-5 хвилин спалахує пожежа та щороку гине від пожеж близько 12 тисяч людей.
Основними причинами пожежі є: несправності в електричних мережах, порушення технологічного режиму та заходів пожежної безпеки (куріння, розведення відкритого вогню, застосування несправного обладнання, теплове випромінювання, висока температура, отруйна дія диму (продуктів згоряння: окису вуглецю та ін.) та зниження видимості при задимленні Критичними значеннями параметрів для людини, при тривалому впливі зазначених значень небезпечних факторів пожежі є:
1 температура – 70ºС;
1 густина теплового випромінювання – 1,26 кВт/м²;
2 концентрація окису вуглецю – 0,1% обсягу;
3 видимість у зоні задимлення – 6-12 м.
Пожежа небезпечна для людського організму як безпосередньо – поразка внаслідок впливу вогню та високих температур, так і побічно – у побічних ефектах пожежі (задуха внаслідок вдихання диму або аварія будівлі через високу температуру, що розплавляє його фундамент).
Пожежа може стати надзвичайною подією сама по собі, або бути викликаною іншим лихом (землетрус, поширення небезпечних речовин тощо). Збитки, заподіяні великою пожежею, потребують тривалого відновного періоду (відновлення спаленого лісу може зайняти кілька десятків років), а може бути незворотним.
Вибухи. Класифікація вибухів за походженням енергії, що виділилася
Вибух -це горіння, що супроводжується визволенням великої кількості енергії в обмеженому обсязі за короткий проміжок часу. Вибух призводить до утворення та поширення з надзвуковою швидкістю вибухової ударної хвилі (з надлишковим тиском понад 5 кПа), що надає ударний механічний вплив на навколишні предмети.
Основними вражаючими факторами вибуху є повітряна ударна хвиля і осколкові поля, що утворюються уламками різного роду об'єктів, технологічного обладнання, вибухових пристроїв.
Класифікація вибухів за походженням енергії, що виділилася:
Хімічні;
Фізичні;
Вибухи ємностей під тиском (балони, парові казани);
Вибух розширюються парів рідини, що скипає (BLEVE);
Вибухи при скиданні тиску в перегрітих рідинах;
Вибухи при змішуванні двох рідин, температура однієї з яких набагато перевищує температуру кипіння іншої;
Кінетичні (падіння метеоритів);
Ядерні
Електричні (наприклад, під час грози).
1.2.1 Хімічні вибухи
Єдиної думки про те, які саме хімічні процеси слід вважати вибухом, немає. Це з тим, що високошвидкісні процеси можуть протікати як детонації чи дефлаграции (горіння). Детонація відрізняється від горіння тим, що хімічні реакції та процес виділення енергії йдуть з утворенням ударної хвилі, і залучення нових порцій вибухової речовини в хімічну реакцію відбувається на фронті ударної хвилі, а не шляхом теплопровідності та дифузії, як при горінні. Як правило, швидкість детонації вища за швидкість горіння, проте це не є абсолютним правилом. Відмінність механізмів передачі енергії та речовини впливають на швидкість протікання процесів і на результати їх дії на навколишнє середовище, проте на практиці спостерігаються різні поєднання цих процесів і переходи детонації в горіння і назад. У зв'язку з цим зазвичай до хімічних вибухів відносять різні процеси, що швидко протікають без уточнення їх характеру.
Існує жорсткіший підхід до визначення хімічного вибуху як виключно детонаційного. З цієї умови з необхідністю випливає, що при хімічному вибуху, що супроводжується окислювально-відновною реакцією (згорянням), згоряюча речовина та окислювач повинні бути перемішані, інакше швидкість реакції буде обмежена швидкістю процесу доставки окислювача, а цей процес, як правило, має дифузійний характер. Наприклад, природний газ повільно горить у пальниках домашніх кухонних плит, оскільки кисень повільно потрапляє до області горіння шляхом дифузії. Однак, якщо перемішати газ із повітрям, він вибухне від невеликої іскри – об'ємний вибух.
Індивідуальні вибухові речовини, як правило, містять кисень у складі своїх власних молекул, причому їх молекули, по суті, метастабільні утворення. При повідомленні такої молекули достатньої енергії (енергії активації) вона мимоволі дисоціює на атоми, що складають, з яких утворюються продукти вибуху, з виділенням енергії, що перевищує енергію активації. Подібними властивостями володіють молекули нітрогліцерину, тринітротолуолу та ін. відносять до вибухових речовин.
1.2.2 Ядерні вибухи
Ядерний вибух - це некерований процес вивільнення великої кількості теплової та променистої енергії внаслідок ланцюгової ядерної реакції розщеплення атома або реакції термоядерного синтезу. Штучні ядерні вибухи в основному використовуються як найпотужніша зброя, призначена для знищення великих об'єктів і скупчень (проте єдине військове застосування ядерної зброї було проти мирного населення (Хіросіма та Нагасакі)) військ противника.
Вибух – дуже швидкий перехід потенційної енергії у механічну роботу.
Вибухи: Електричний, Кінетичний, Фізичний (вибух балонів), Атомний (виділення великої кількості тепла за рахунок ланцюгової реакції), Хімічний вибух (за рахунок поміщеної всередину енергії, яка перетворюється на енергію сильностислих газів за рахунок хімічних реакцій)
Енергія - здатність тіла виконувати роботу. Робота - Величина, що вимірює кількість енергії перетворення з однієї форми на іншу. Потужність - робота, виконана за одиницю часу.
Вибухові матеріали – являють собою відносно нестійку термодинамічні властивості систему, здатну, під впливом зовнішніх впливів, проводити перебіг ізотермічних перетворень з утворенням великої кількості розігрітих матеріалів.
Можливість хімічного вибуху визначається чотирма умовами:
1) великою швидкістю хімічного перетворення;
2) екзотермічністю його;
3) наявністю газів або пар у продуктах вибуху;
4) здатністю реакції до самопоширення. Швидкість хімічного перетворення. Для невеликих зарядів.
3. Класифікація вибухових процесів
класифікація вибухових процесів: а) Повільне хімічне розкладання;
б) вибух (фізичний або/і хімічний процес, що швидко протікає з виділенням значної енергії в невеликому обсязі за короткий проміжок часу, що призводить до ударних, вібраційних і теплових впливів на навколишнє середовище і високошвидкісному розширенню газів.)
в) детонація (режим горіння, в якому по речовині поширюється ударна хвиля, що ініціює хімічні реакції горіння, у свою чергу, що підтримують рух ударної хвилі за рахунок тепла, що виділяється в екзотермічних реакціях.).
г) горіння (складний фізико-хімічний процес перетворення вихідних речовин на продукти згоряння в ході екзотермічних реакцій, що супроводжується інтенсивним виділенням тепла)
Процес протікає зі швидкістю звуку в цій речовині-до 1000 м/с, в той час, як вибух і детонація більше швидкості звуку
Повільне термічне перетворення, горіння і детонація - пов'язані між собою як по суті процесів, що відбуваються при них, так і генетично. Повільне хімічне перетворення може за певних умов призводити до виникнення горіння, горіння може у детонацію; можливий також перехід детонації в горіння.
4.Класифікація вм.
Усі вибухові речовини, що застосовуються або застосовувалися на практиці, поділяються на три групи:
I група -метальні BB, або пороху;
II група - бризантні, або вибухові речовини, що дроблять;
ІІІ група – ініціюючі вибухові речовини.
І група.Мітальні BB, або пороху. До цієї групи належать речовини, що характеризуються швидким горінням і придатні для сполучення кулі або снаряду руху в каналі стовбура зброї або зброї. З часу Другої світової війни порохи широко застосовуються для сполучення руху реактивних снарядів.
Мітальні BB, або пороху, поділяються на такі класи:
1-й клас. Механічні суміші До механічних сумішей відносяться димний або чорний порох і різні суміші типу чорного пороху, наприклад, суміші з натрієвою селітрою.
В даний час димний порох не застосовується для стрілянини в артилерії. Він застосовується у військовій справі для виготовлення займистів порохових зарядів, як вишибного заряду шрапнелей, для запресування в дистанційні кільця, для виготовлення вогнепровідного шнура та інших цілей. Порохи на натрієвій селітрі у військовій справі не застосовуються внаслідок їхньої фізичної нестійкості (сильної гігроскопічності). До класу сумішей належать також звані селтроугольные добавки, т. е. суміші аміачної селітри з вугіллям, що служили під час першої світової війни для часткової заміни бездимного пороху в порохових зарядах. 2-й клас. Колоїдні, або бездимні порохи.
Бездимні
1 Викладена тут класифікація обіймає лише вибухові речовини, що практично застосовуються. Тому до неї не входять такі вибухові речовини, як газоподібні вибухові суміші, надчутливі вибухові речовини тощо.
2 Для більшості порохів цього класу назва «бездимні», строго кажучи, застосовується неправильно: це – малодимні порохи. Спочатку ця назва виправдовувалася порівнянням колоїдного пороху з чорним; при сучасній техніці навіть невелика димність більшості колоїдних порохів небажана, тому що демаскує розташування знарядь і її прагнуть усунути.
Залежно від природи розчинника колоїдні порохи поділяються на дві категорії:
1. Піроксилінові порохи, що виготовляються за участю летючого розчинника, значною мірою видаляється з пороху б наступних фазах його виробництва.
2. Пороху на важколетючому або нелетючому розчиннику, що повністю залишається в пороху.
IIГрупа.Бризантні, або подрібнюючі вибухові речовини. Для речовин цієї групи переважним видом вибухового перетворення є детонація; вони застосовуються для спорядження розривних снарядів (призначених для руйнування цілей або знищення осколками живої сили противника) та для підривних чи вибухових робіт.
Бризантні BB поділяються на такі класи:
1-й клас. Азотнокислі ефіри вуглеводів або спиртів та вибухові речовини, приготовані на їх основі. (піроксилін, нітрогліцерин, нітрогліколь, тетранітропентаеритрит, або тен)
2-й клас. Нітросполуки. Вони є найважливішим класом бризантних BB і застосовуються для спорядження артилерійських снарядів, авіабомб, протитанкових та протипіхотних мін, ручних гранат та інших боєприпасів.
3-й клас. Вибухові суміші. Вибухові суміші відносяться до так званих сурогатних вибухових речовин. Сюди відносяться аміачноселітрені вибухові речовини, хлоратні та перхлоратні вибухові речовини (хлоратити та перхлоратити), оксиліквіти та інші суміші з рідкими окислювачами.
Аміачноселітрені вибухові речовини є найважливішою категорією класу вибухових сумішей. (Аммотол, Шнейдеріт, Маїсіт)
Тільки застосування цих вибухових речовин дозволило під час двох світових воєн завдання забезпечення армій вибуховими речовинами у величезних кількостях і за зниженою вартістю порівняно з чистими нітросполуками.
IIIгрупа. Ініціюючі вибухові речовини. Ініціюючі BB характеризуються тим, що вони або вибухають від найпростіших видів зовнішнього впливу - променя полум'я, наколу, тертя, причому здатні викликати вибух (детонацію) бризантних вибухових речовин.
Характерною відмінністю BB, що ініціюють, застосовуються для детонування бризантних BB, є короткий період наростання швидкості детонації.
Бризантні вибухові речовини іноді називають вторинними на відміну первинних - ініціюють вибухових речовин. Ця відмінність полягає в тому, що вторинні BB в умовах їх застосування не можуть бути надійно підірвані простим зовнішнім впливом (променем полум'я, наколом, тертям тощо)
Найважливішими представниками ініціюючих речовин є такі:
1) гримуча ртуть та ртутна сіль гримучої кислоти;
2) азид свинцю PbN0 - свинцева сіль азотистоводневої кислоти HN,.;
3) тринітрорезорцпнат свинцю
звільнення великої кількості енергії в обмеженому обсязі за короткий проміжок часу. Ст призводить до утворення сильно нагрітого газу (плазми) з дуже високим тиском, який при розширенні надає механічний вплив (тиск, руйнування) на навколишні тіла. У твердому середовищі супроводжується її руйнуванням та дробленням. Ст здійснюється найчастіше за рахунок звільнення хімічної енергії вибухових речовин.
Відмінне визначення
Неповне визначення ↓
Вибух
швидке перетворення речовини (вибухова горіння), що супроводжується виділенням енергії та утворенням стислих газів, здатних виконувати роботу. У довкіллі поширюється вибухова хвиля. Кількість виділилася за ст. Енергії визначає масштаб (обсяг, площу) руйнувань. Величина концентрації енергії в одиниці обсягу визначає інтенсивність руйнувань в осередку вибуху. Тиск вибуху, кпамасштаб пошкодження будівель 100повне руйнування будівель 5350%-ное руйнування будівель 28середнє пошкодження будівель 12помірне пошкодження будівель (ушкодження Внутрішніх перегородок, рам, дверей і т. п.) 3мале пошкодження будівель5 ушкодження людини, прийняте в якості п о г р а н і ч н ої в е л і ч і ні щодо категорії приміщень і будинків, зовнішніх установок. При тиску ст. Нижче 5 кПа приміщення, будівля, зовнішня установка не відносяться до категорії а або по вибухопожежонебезпеці. При дифузійному горінні твердих та рідких речовин (матеріалів) в умовах пожежі ст. Чи не реалізується. Однак при накопиченні в замкнутому обсязі продуктів термічної та термоокислювальної деструкції (водень, метан, оксид вуглецю та ін.) ст може статися. Прикладом є ст. Силосів та бункерів на елеваторах, комбікормових заводах. При самонагріванні та подальшому самозайманні рослинної сировини продукти розкладання акумулюються у вигорілих порожнинах і при обваленнях склепінь спалахують зі ст. П р о е к т і р у е м і В. Застосовують у військовій справі, гірничій справі, будівництві та ін.
Вибух – це процес, що швидко протікає фізичних і хімічних перетворень речовин, що супроводжується звільненням значної кількості енергії в обмеженому обсязі, в результаті якого в навколишньому просторі утворюється і поширюється ударна хвиля, здатна привести або призводить до виникнення надзвичайної ситуації техногенного характеру. Внаслідок вибуху речовина, що заповнює об'єм, перетворюється на сильно нагрітий газ або плазму з дуже високим тиском, що зумовлює утворення та розповсюдження у навколишньому середовищі ударної хвилі. Вибух відбувається при хімічних реакціях, електричному розряді, вплив променя світла (від квантового генератора) на різні матеріали, ядерних реакціях поділу та синтезу.
Вибух застосовують у військовій (при веденні військових дій) та гірничій справі (при видобутку корисних копалин), у будівництві (при створенні фундаментів та руйнуванні старих споруд), машинобудуванні (вибухове зварювання, вибухове штампування), нафтогазохімії (при виконанні технологічних операцій, створенні підземних) сховищ), при знищенні хімічно та біологічно небезпечних речовин та ін.
Останнім часом вибухи стали одним із основних видів терористичних впливів. Вражаючими факторами вибухів є ударна світлова, теплова та радіаційна хвилі, здатні створити загрозу життю та здоров'ю людей, завдати шкоди господарським та іншим об'єктам та стати джерелом надзвичайних ситуацій.
Читайте додатковий матеріал:
Розрізняють кілька видів вибухів:
- фізичний вибух - Викликаний зміною фізичного стану речовини. Внаслідок такого вибуху речовина перетворюється на газ з високим тиском та температурою;
- хімічний вибух - Викликаний швидким хімічним перетворенням речовин, при якому потенційна хімічна енергія переходить в теплову і кінетичну енергію продуктів вибуху, що розширюються;
- ядерний вибух - потужний вибух, викликаний вивільненням ядерної енергії або ланцюговою реакцією поділу важких ядер, що швидко розвивається, або термоядерною реакцією синтезу ядер гелію з більш легких ядер;
- – що у результаті порушення технології виробництва, помилок обслуговуючого персоналу чи помилок, допущених під час проектування;
- вибух пилоповітряної суміші – коли початковий ініціюючий імпульс сприяє обуренню пилу чи газу, що призводить до наступного потужного вибуху;
- вибух судини під високим тиском - вибух судини, в якій в робочому стані зберігаються стиснуті під високим тиском гази або рідини, або вибух, в якому тиск зростає в результаті зовнішнього нагріву або самозаймання суміші, що утворилася всередині судини;
- об'ємний вибух – детонаційний або дефлаграційний вибух газоповітряних, пилоповітряних та пилегазових хмар.
Внаслідок вибуху. утворюються сильно нагрітий газ або плазма з дуже високим тиском з великою силою впливають на навколишнє середовище, викликаючи його рух. Породжений вибухом рух, при якому відбувається різке підвищення тиску, щільності та температури середовища, називають вибуховою хвилею. Фронт вибухової хвилі поширюється серед з великою швидкістю, у результаті область, охоплена рухом, швидко розширюється. Виникнення вибухової хвилі є характерним наслідком вибуху у різних середовищах.
Якщо середовище відсутнє, тобто. вибух відбувається у вакуумі, енергія перетворюється на кінетичну енергію що розлітаються на всі боки із великою швидкістю продуктів вибуху. За допомогою вибухової хвилі (або продуктів, що розлітаються у вакуумі) вибуху справляє механічний вплив на об'єкти, розташовані на різних відстанях від місця вибуху.
У міру віддалення від місця вибуху механічна дія вибухової хвилі слабшає. Різноманітні види вибухів розрізняються фізичною природою джерела енергії та способом її визволення. Типовими прикладами є вибухи хімічних вибухових речовин. Вони мають здатність до швидкого хімічного розкладання, при якому енергія міжмолекулярних зв'язків виділяється у вигляді теплоти. Їх характерно збільшення швидкості хімічного розкладання у разі підвищення температури. При порівняно низькій температурі хімічне розкладання протікає дуже повільно, отже вибухові речовини протягом багато часу може зазнавати помітного зміни у своєму стані. У цьому випадку між вибуховими речовинами і навколишнім середовищем встановлюється теплова рівновага, при якому невеликі кількості теплоти, що безперервно виділяються, відводяться за межі речовини за допомогою теплопровідності.
Якщо створюються умови, за яких теплота, що виділяється, не встигає відводитися за межі вибухової речовини, то завдяки підвищенню температури розвивається процес хімічного розкладання, що самоприскорюється, який називається тепловим вибухом. У зв'язку з тим, що теплота відводиться через зовнішню поверхню вибухової речовини, а її виділення відбувається у всьому обсязі речовини, теплова рівновага може бути порушена при збільшенні загальної маси вибухової речовини. Ця обставина враховується під час зберігання вибухових речовин.
Можливий інший процес здійснення вибуху, при якому хімічне перетворення поширюється вибуховою речовиною послідовно, від шару до шару у вигляді хвилі. Передній фронт такої хвилі, що рухається з великою швидкістю, являє собою ударну хвилю - різкий (стрибкоподібний) перехід речовини з вихідного стану в стан з дуже високими тиском і температурою. Вибухова речовина, стиснута ударною хвилею, перебуває у стані, у якому хімічне розкладання протікає дуже швидко.
В результаті область, в якій звільняється енергія, виявляється зосередженою в тонкому шарі, що прилягає до ударної поверхні хвилі. Виділення енергії забезпечує збереження високого тиску ударної хвилі на постійному рівні. Процес хімічного перетворення вибухової речовини, що вводиться ударною хвилею та супроводжується швидким виділенням енергії, називається детонацією. Детонаційні хвилі поширюються вибуховими речовинами з дуже великою швидкістю, що завжди перевищує швидкість звуку у вихідній речовині. Наприклад, швидкості хвиль детонації у твердих вибухових речовинах становлять кілька кілометрів на секунду. Тонна твердої вибухової речовини може перетворитися таким способом на щільний газ з дуже високим тиском за 10-4 с. Тиск у газах, що утворюються при цьому, перевищує в кілька сотень тисяч разів атмосферний. Дія вибуху хімічної вибухової речовини може бути посилена у певному напрямку шляхом застосування зарядів вибухових речовин спеціальної форми.
До Ст, пов'язаним з більш фундаментальними перетвореннями речовин, відносяться ядерні. При ядерному вибуху відбувається перетворення атомних ядер вихідної речовини на ядра ін. елементів, яке супроводжується звільненням енергії зв'язку елементарних частинок (протонів і нейтронів), що входять до складу атомного ядра.
Заснований на можливості певних ізотопів важких елементів урану або плутонію до поділу, при якому ядра вихідної речовини розпадаються, утворюючи ядра більш легких елементів. При розподілі всіх ядер, що містяться в 50 г урану або плутонію, звільняється така ж кількість енергії, як і при детонації 1000 т тринітротолуолу, так що ядерне перетворення здатне зробити вибух величезної сили. Розподіл ядра атома урану чи плутонію може статися внаслідок захоплення ядром одного нейтрона. Істотно, що в результаті розподілу виникає кілька нових нейтронів, кожен з яких може спричинити розподіл інших ядер.
В результаті кількість поділів буде дуже швидко наростати (за законом геометричної прогресії). Якщо прийняти, що з кожному акті поділу число нейтронів, здатних викликати поділ ін. ядер, подвоюється, то менш як 90 актів поділу утворюється таку кількість нейтронів, якого досить поділу ядер, які у 100 кг урану чи плутонію. Час, необхідний розподілу цієї кількості речовини, складе ~ 10-6 з. Такий процес, що самоприскорюється, називається ланцюговою реакцією. Насправді в повному обсязі нейтрони, що утворюються при розподілі, викликають розподіл ін. ядер. Якщо загальна кількість речовини, що ділиться мало, то більшість нейтронів виходитиме за межі речовини, не викликаючи поділу. У речовині, що ділиться, завжди є невелика кількість вільних нейтронів, проте ланцюгова реакція розвивається лише в тому випадку, коли число новостворених нейтронів буде перевищувати число нейтронів, які не виробляють поділу. Такі умови створюються, коли маса речовини, що ділиться, перевищує т.зв. критичну масу. Вибух відбувається при швидкому з'єднанні окремих частин речовини, що ділиться (маса кожної частини менше критичної) в одне ціле із загальною масою, що перевищує критичну масу, або при сильному стиску, що зменшує площу поверхні речовини і тим самим зменшує кількість нейтронів, що виходять назовні. Для створення таких умов зазвичай використовують вибух хімічної вибухової речовини.
Існує інший тип ядерної реакції - реакція синтезу легких ядер, що супроводжується виділенням великої кількості енергії. Сили відштовхування однойменних електричних зарядів (всі ядра мають позитивний електричний заряд) перешкоджають перебігу реакції синтезу, тому для ефективного ядерного перетворення такого типу ядра повинні мати високу енергію. Такі умови можуть бути створені нагріванням до дуже високої температури. У зв'язку з цим процес синтезу, що протікає за високої температури, називають термоядерною реакцією. При синтезі ядер дейтерію (ізотопу водню 2Н) звільняється майже в 3 рази більше енергії, ніж при розподілі такої ж маси урану. Необхідна для синтезу температура досягається при ядерному вибуху урану чи плутонію. Таким чином, якщо помістити в одному і тому ж пристрої речовина, що ділиться, і ізотопи водню, то може бути здійснена реакція синтезу, результатом якої буде вибух величезної сили. Крім потужної вибухової хвилі, ядерний вибух супроводжується інтенсивним випромінюванням світла та проникаючої радіації.
У описаних вище типах вибухів звільнена енергія містилася спочатку як енергії молекулярної чи ядерної зв'язку речовині. Існують вибух, в яких енергія, що виділяється, підводиться від зовнішнього джерела. Прикладом такого вибуху може бути потужний електричний розряд у якомусь середовищі. Електрична енергія у розрядному проміжку виділяється у вигляді теплоти, перетворюючи середовище на іонізований газ з високими тиском та температурою. Аналогічне явище відбувається при протіканні потужного електричного струму металевим провідником, якщо сила струму виявляється достатньою для швидкого перетворення металевого провідника в пар. Явище вибуху виникає також за впливом на речовину сфокусованого лазерного випромінювання. Як один із видів вибуху, можна розглядати процес швидкого звільнення енергії, що відбувається в результаті раптового руйнування оболонки, що утримувала газ з високим тиском (наприклад, вибух балона зі стисненим газом). Вибух може статися при зіткненні твердих тіл, що рухаються назустріч один одному з великою швидкістю, наприклад, з космічною. При зіткненні кінетична енергія тіл перетворюється на теплоту внаслідок поширення по речовині потужної ударної хвилі, що у момент зіткнення. Швидкості відносного зближення твердих тіл, необхідні для того, щоб в результаті зіткнення речовина повністю перетворилася на пару, вимірюються десятками км/с, тиски, що розвиваються при цьому, становлять мільйони атмосфер.
У природі існує багато явищ, що супроводжуються вибухами: потужні електричні розряди в атмосфері під час грози (блискавки), раптове виверження вулканів, падіння на поверхню Землі великих метеоритів. В результаті падіння Тунгуського метеорита (1907) стався вибух, еквівалентний за кількістю енергії вибуху, що виділилася ~ 107 т тринітротолуолу.
Ст знайшли широке застосування в наукових дослідженнях і в промисловості. Вони дозволили досягти значного прогресу у вивченні властивостей газів, рідин та твердих тіл при високих тисках та температурах. Дослідження вибухів відіграє важливу роль у розвитку фізики нерівноважних процесів, що вивчає явища перенесення маси, імпульсу та енергії у різних середовищах, механізми фазових переходів речовини, кінетику хімічних реакцій тощо. Під впливом вибуху можуть бути досягнуті такі стани речовин, які виявляються недоступними при інших способах дослідження. Потужний стиск каналу електричного розряду за допомогою вибуху хімічної речовини дозволяє отримувати протягом короткого проміжку часу магнітні поля величезної напруженості [до 1,1 Га/м (до 14 млн. е)]. Інтенсивне випромінювання світла при вибуху хімічної вибухової речовини в газі може використовуватися для збудження квантового квантового генератора (лазера). Під дією високого тиску, що створюється при детонації вибухової речовини, здійснюються вибухове штампування, вибухове зварювання та вибухове зміцнення металів.
Вибухи широко застосовують при розвідці корисних копалин. Відбиті від різних верств сейсмічні хвилі (пружні хвилі в земній корі) реєструються сейсмографами. Аналіз сейсмограм дає можливість зробити висновок про залягання нафти, газу та інших. корисних копалин. Вибухи так само широко використовують при розтині та розробці родовищ корисних копалин. Без вибухових робіт не обходиться практично жодне будівництво гребель, доріг та тунелів у горах.
Однак неконтрольовані та несанкціоновані вибухи будь-якої природи є джерелами виникнення аварійних та катастрофічних ситуацій на більшості потенційно небезпечних об'єктів цивільного та оборонного призначення, при виникненні небезпечних природних процесів на Землі, Сонці або на інших космічних об'єктах.
Основними методами попередження та запобігання вибуху. є багато методів протиаварійного захисту, що забезпечують підвищену вибухостійкість будівель, споруд, судин тиску, трубопроводів, об'єктів гірничих виробок, військових складів, зерносховищ, хвостосховищ, виробництв вибухових речовин хімічної та ядерної природи.
Основою обґрунтування вибухостійкості є загальна теорія вибуху, що дає уявлення про всі супутні їм вражаючі фактори.
До досить надійних засобів захисту від вибуху відносяться бункери, контайменти, скафандри, що створюють бар'єри для ударної, теплової, світлової хвиль і радіації, а також спеціальні системи з орієнтованими багатоосередковими руйнуваннями, що гасять ударні хвилі.
Питання ліквідації наслідків вибуху різної природи та в різних середовищах є великою галуззю наукових досліджень та практичних розробок провідних відомств країни (Міноборони Росії, МНС Росії, Мінтрансу Росії, МПР Росії та ін.), а також академічних та галузевих наукових інститутів, конструкторських та технологічних бюро , органів державного нагляду
