Подражающие молниям
Шрифт:
Определение бризантности и работоспособности, ничего не говоря о сущности взрыва и его параметрах, позволяет быстро и удобно сравнивать разрушающее действие разных взрывчатых соединений и любых смесей на их основе. Например, работоспособность тротила составляет 290 кубических сантиметров, а нитроглицерина — 540 (именно такой объем создает при взрыве шесть кубических сантиметров — десять граммов — разрывного масла, заключенного в свинцовый массив!). Сопоставив цифры 290 и 540, специалист быстро сделает для себя соответствующие выводы. Поэтому в сочетании с энергией взрыва, его температурой, количеством образовавшихся газов бризантность и работоспособность дают возможность уверенно характеризовать современные взрывчатые вещества.
Бертло не
Если поднести к тротиловой шашке огонь, она вовсе не взорвется, а будет гореть медленно и спокойно со скоростью примерно один сантиметр в минуту. Выделяющееся при этом тепло рассеивается в атмосферу, и основная часть горящей взрывчатки остается холодной, Точно так же мы можем, не обжигаясь, держать в руках горящую лучину. Чтобы тротил взорвался, другими словами, мгновенно разложился во всем объеме, нужны какие-то дополнительные условия.
Допустим теперь, что рядом с нашей тротиловой шашкой взорвали какой-то другой заряд или просто нанесли по тротилу сильный удар (только очень резкий). Тогда от удара взрыва или нашего воображаемого или реального молота верхний слой взрывчатого вещества быстро сожмется и разогреется. Высокая температура и давление вызывают мгновенное разложение тротила, но разложение только в этом тоненьком слое. При разложении образуются в большом количестве газы, имеющие очень высокую температуру и создающие высокое давление — десятки тысяч атмосфер. Под этим огромным давлением немедленно сжимается соседний слой взрывчатки, которая, в свою очередь, быстро разогревается с разложением и выделением нагретых газов. Бег взрывной волны продолжается до тех пор, пока не разложится все взрывчатое вещество. «Взрывная волна,— пишет Бертло,— раз образовавшись, распространяется без ослабления, потому что химическая реакция, вызывающая ее, восстанавливает ее живую силу на всём ее пути, между тем как механическая волна теряет постепенно свою интенсивность по мере того, как ее живая сила, определенная одним только начальным импульсом, распределяется на все более и более значительную массу вещества».
Процесс передачи энергии сжатием называется детонацией, и протекает он значительно быстрее, чем мы его описываем. Человеческому глазу кажется, что любой заряд взрывается мгновенно во всем объеме — каким бы большим он ни был. Но теперь мы знаем, что на самом деле это не так. Пусть это время мало, но оно все же существует. Для специалистов скорость детонации имеет огромное значение и является одной из важнейших характеристик взрывчатого вещества. Например, для тротила она равна 5800, для нитроглицерина— 7650, для аммиачной селитры «всего» 1800 метров в секунду. Чем выше скорость детонации, тем ярче проявляется дробящая способность взрывчатого вещества.
Интересно задуматься над тем, как измеряют такие космические скорости. Казалось бы, для этого должны применяться чрезвычайно сложные приборы, до самого верху начиненные электроникой и прочими сверхчувствительными устройствами. Но скорость детонации понадобилось определять много раньше, чем наступил наш электронный век, и потому прибор, изобретенный для этой цели, оказался очень простым и остроумным (его описание дает ГОСТ 3250—58). Вообще же измерять параметры взрыва очень нелегко. Даже если и удастся сконструировать приспособления, способные определить температуру в несколько тысяч градусов и давление в несколько сот
Механизм взрыва бризантных (дробящих) и метательных веществ (порохов) неодинаков. Мы и про порох, и про тротил говорим, что они «взрываются». Специалист же скажет, что порох «горит», а тротил «детонирует». Поэтому и действие этих видов взрывчатых веществ различно. В отличие от бризантных веществ порох не детонирует, не взрывается почти мгновенно во всем объеме, а горит только на поверхности, параллельными слоями. Постепенно образующиеся дымовые газы выталкивают мину или пулю из ствола оружия, не дробя его на куски. Правда, «постепенность» эта относительна — время горения порохов измеряется сотыми долями секунды, но все же его нельзя сравнить с продолжительностью взрыва дробящих веществ, составляющей миллионные доли секунды.
Таков, в общих чертах, вклад, который внес Бертло в учение о взрыве и взрывчатых веществах. Разумеется, французский исследователь смог только наметить основы теории взрыва, но не разработать ее во всех деталях. Дальнейшее развитие наука о взрыве получила главным образом в трудах русских и советских ученых. Теория детонации была рассмотрена еще в 1891 году В. А. Михельсоном и развита в дальнейшем Л. Д. Ландау, Я. Б. Зельдовичем, К. И. Станюковичем. Значительных успехов в изучении физики взрыва достигли М. А. Лаврентьев и его школа. Совершенно новое понимание сущности взрыва возникло после основополагающих работ выдающегося советского ученого Н. Н. Семенова.
Николай Николаевич Семенов получил образование на физико-математическом факультете Новороссийского университета в Одессе (ныне Одесский государственный университет им. И. И. Мечникова). В двадцатые годы он вместе с академиком А. Ф. Иоффе был одним из основателей и руководителей знаменитого Физико-технического института, от которого ведут свое начало многочисленные научные школы и направления, прославившиеся во всем мире. В 1931 году он возглавил вновь созданный Институт химической физики АН СССР, бессменным руководителем которого является до сих пор. В 1932 году он был избран в Академию наук СССР.
Наибольшей известностью пользуются работы Н. Н. Семенова в области химической кинетики — науки о скоростях и механизмах химических реакций. Из скромных внешне опытов по окислению серы и фосфора выросла его замечательная теория цепных реакций, позволившая объяснить многие особенности и химических превращений, и горения, и взрыва, и ядерных реакций, и биологических процессов. В 1928 году появилась классическая статья Семенова «К теории процессов горения», в которой впервые было дано стройное изложение основ новой теории. Эти воззрения получили обобщение в книге «Цепные реакции», появившейся в 1934 году я немедленно переведенной на английский язык. В 1956 году за выдающиеся успехи в области химической кинетики, в особенности за разработку теории цепных реакций, Н. Н. Семенов вместе с английским ученым Сирилом Хиншельвудом был удостоен Нобелевской премии.
Теория горения и взрыва — самостоятельная отрасль химической кинетики, имеющая лишь косвенное отношение к теории цепных реакций.
Казалось бы, за десятки тысяч лет, прошедших со времени приручения огня и его широчайшего применения в технике и повседневной жизни, человек должен был изучить сущность горения до мельчайших подробностей. Но обстоятельства сложились так, что о самом древнем союзнике человека мы знаем меньше, чем, например, об электричестве или радиоволнах. На этот парадокс обратил внимание и Семенов: