OBECN O VBUCHU Pednejc Ing Miroslav JANEK Ing

OBECNĚ O VÝBUCHU Přednášející: Ing. Miroslav JANÍČEK © Ing. Miroslav JANÍČEK 2008

VÝBUCH Výbuch je rychlý fyzikální nebo fyzikálně - chemický děj, který vede k náhlému uvolnění energie. Je to v podstatě hoření výbušiny, realizované ve velmi krátké době. © Ing. Miroslav JANÍČEK 2008

© Ing. Miroslav JANÍČEK 2008 Při výbuchu dochází k okamžitému porušení rovnovážného stavu určitého hmotného systému, přičemž přechod látky nebo soustavy látek z jednoho rovnovážného stavu do nového probíhá velmi rychle, za současné přeměny jejich vnitřní energie na mechanickou práci, která se projevuje rozrušením nebo roztříštěním okolí nebo pohybem jiného druhu. V místě výbuchu dochází k náhlému vzrůstu tlaku. Mechanickou práci výbuchu na okolí konají prudce se rozpínající stlačené plyny. Výbuch je obvykle doprovázen zvukovým, tepelným a světelným efektem. Takovéto chemické přeměně výbušin říkáme výbušná přeměna.

DRUHY VÝBUCHŮ: a) mechanický (exploze) - výbuch láhví se stlačeným plynem, výbuch parního kotle; b) nukleární (jaderný) - štěpení-štěpná reakce, slučování - syntéza; c) elektrický - vzniká rychlou přeměnou elektrické energie na energii jinou (kulový blesk, elektrická rozněcovadla); d) chemický - přeměna chemické energie (výbuch nálože trhaviny). © Ing. Miroslav JANÍČEK 2008

CHEMICKÝ VÝBUCH: • Vzniká velmi rychlou chemickou reakcí, při níž se uvolňuje velké množství tepla za podmínek, které umožňují jeho okamžitou přeměnu v energii mechanickou. • Látky schopné uvedené chemické přeměny se nazývají výbušinami! © Ing. Miroslav JANÍČEK 2008

Chemický výbuch je podmíněn: a) velkou rychlostí chemické přeměny; b) exotermičností chemické reakce (vysoká teplota); c) samovolným šířením reakce; d) možnosti přeměny tepelné energie v mechanickou (vývoj plynu). © Ing. Miroslav JANÍČEK 2008

a) Velká rychlost chemické přeměny Výbušina musí být schopná vyvinout plyny pod vysokým tlakem ve velmi krátkém čase. Jestliže se při rozkladu nějaké látky sice uvolňuje velké množství tepelné energie a vzniká velké množství plynů, které se však pomalu šíří do okolí, pak nemůže vzniknout výbuch. b) Exotermičnost chemické reakce Při chemickém výbuchu dochází k přeměně vnitřní energie látky na ničivou mechanickou práci - při výbušné přeměně se tedy musí uvolňovat energie, výbušná reakce musí být exotermická. Jestliže je pro chemickou přeměnu látky nutné dodávat energii zvenku (endotermická reakce), pak taková přeměna nemůže být provázena výbuchem. Výbušinami mohou být jen takové látky, při jejichž chemické přeměně se uvolňuje teplo. c) Samovolné šíření reakce Ke vzniku výbuchu v nějaké látce je třeba, aby v její menší či větší části došlo působením počátečního impulsu k výbušné přeměně. K tomu, aby látka byla výbušinou, je zapotřebí, aby se započatá výbušná přeměna šířila samovolně. Samovolné šíření výbuchu závisí na řadě faktorů chemických a fyzikálních, jako je velká rychlost chemické přeměny, exotermičnost chemické reakce a dále na velikosti a rozměrech nálože výbušiny. © Ing. Miroslav JANÍČEK 2008

DRUHY VÝBUŠNÉ PŘEMĚNY Charakteristickou vlastností výbušné přeměny jakékoliv výbušné látky je její vysoká rychlost. Ta však může být řádově různá a závisí nejen na druhu výbušiny, ale i na fyzikálních podmínkách výbuchu a na druhu roznětu. Měřítkem rychlosti výbušné přeměny je její lineární rychlost, tj. poměr tloušťky vybuchlé výbušiny (měřené ve směru výbuchu) k času, za který došlo k výbušné přeměně. Lineární rychlost výbuchu se může pohybovat v širokých mezích od milimetru až do několika tisíců metrů za sekundu. Podle lineární rychlosti výbuchu a hlavně podle mechanismu přenosu tepla od vrstvy k vrstvě výbušiny rozeznáváme dva základní typy výbušné přeměny: a) explozivní hoření; b) detonace. © Ing. Miroslav JANÍČEK 2008

© Ing. Miroslav JANÍČEK 2008 a) Explozivní hoření Při explozivním hoření se teplo, které se uvolňuje v reakční zóně, přenáší od horkých reakčních zplodin k nejbližší vrstvě výbušiny a vyvolává v ní intenzívní chemickou reakci. Totéž se opakuje postupně v následujících vrstvách výbušiny. Explozivní hoření se šíří výbušinou obecně nízkou rychlostí, při atmosférickém tlaku jen několik milimetrů za sekundu a jen zřídka překračuje sto metrů za sekundu. Rychlost šíření silně závisí na tlaku, pod kterým pochod probíhá. Když hoření proběhne v neuzavřeném prostoru, není provázeno ani charakteristickým zvukovým efektem, ani mechanickou prací. V uzavřeném prostoru, například v nábojové komoře zbraně, probíhá pochod energičtěji – rychle roste tlak a s jeho růstem se zvyšuje rychlost hoření, účinkem vysokého tlaku proběhne rychlé vypuzení granátu nebo střely z hlavně, tedy k výstřelu provázenému zvukovým efektem. Pro hoření v uzavřném objemu, například v nábojové komoře zbraně nebo vývrtu, je charakteristické poměrně rychlé, nikoliv však prudké narůstání tlaku plynů do hodnoty několika stovek Mpa (několik tisíc atmosfér).

b) Detonace Výbušná přeměna typu detonace je charakterizována tím, že probíhá větší rychlostí, než je rychlost zvuku za místních podmínek v detonační vlně. Detonační rychlost při takzvané ideální detonaci nezávisí na tlaku tak, jako rychlost explozivního hoření. Hustota zplodin výbušné přeměny za čelem detonační vlny je větší než hustota výbušiny. Rychlost výbušné přeměny při detonaci se pohybuje od 1000 do 9000 m/sec. , a to podle druhu výbušiny a podmínek výbuchu. Mechanismus šíření chemické přeměny výbušiny při detonaci spočívá v přenosu energie od vrstvy k vrstvě výbušiny rázovou (detonační) vlnou. Protože tento převod energie je velmi rychlý, je možné rychlé šíření detonace. Detonace je charakterizována prudkým skokem tlaku v místě výbušné přeměny (v reakčním pásmu) o 30 až 40 Mpa a velmi prudkým drtivým účinkem na okolní prostředí. © Ing. Miroslav JANÍČEK 2008