Волна ударного сжатия

Наряду с получением алмаза под статическим давлением осуществлен синтез алмазов методом ударного сжатия графитовый образец сжимается в волне, образующейся при взрыве мощного заряда. Давление достигает примерно 30 ГПа, а температура, оцениваемая [c.134]

В последние годы большое развитие получила химия ударного сжатия. При сжатии твердых тел и жидкостей ударными волнами, образуемыми, например, детонацией взрывчатых веществ при взрывах, в миллионные доли секунды развиваются в веществе очень высокие давления. При этом образуются активные частицы как радикального, так и ионного типов. Последствия прохождения через вещество ударной волны могут быть самыми различными. Взрыв, с одной стороны, вызывает раздробление вещества, распад сложного вещества на относительно более простые. Но возможно и обратное превращение —образование из простых молекул более сложных и длинных полимерных цепей. [c.204]

В последние годы большое развитие получила химия ударного сжатия. При сжатии твердых тел и жидкостей ударными волнами, образуемыми, например, детонацией взрывчатых веществ при взрывах, в миллионные доли секунды развиваются в веществе давления [c.221]

Сверхзвуковая скорость распространения детонационной волны, ее стационарность и, наконец, тот факт, что детонационная волна возникает при воспламенении газовой смеси подходящего состава взрывом детонаторов, послужило основанием для представления о волне ударного сжатия и сгорания 193, стр. 323]. Это означает, что взрывная волна, в собственном смысле этого слова, в отличие от медленного горения характеризуется соединением пламени и механического возмущения... сосуществованием механических и химических явлений [93, стр. 323]. Когда распространение пламени осуществляется посредством теплопроводности и диффузионного обмена между зоной горения и свежим газом, это само [c.299]

При таком совмещении фронта ударной волны с плоскостью Ч.-Ш. представление о детонационной волне, как совместном распространении волны ударного сжатия и реакции, являлось само собой разумеющимся. [c.309]

Значение закономерностей ударного сжатия для техники безопасности обусловлено прежде всего сильнейшим разрушающим действием ударных волн. Особенно существенны закономерности поведения ударной волны вблизи неподвижной преграды. В силу принципа относительности движения торможение газа, сжатого ударной волной, у препятствия, нормального направлению распространения волны, эквивалентно движению этого тела в обратном направлении по неподвижному газу. При этом преграда повторно сжимает газ, уже сжатый исходной, падающей волной. Поэтому встреча ударной волны с преградой приводит к образованию отраженной ударной волны и еще более сильному сжатию газа. [c.32]

Для полимеризации твердых мономеров применялось ударное сжатие, посредством которого в исходных веществах можно было получать кратковременные давления до 50 ГПа, Оказалось, что для каждой реакции, в зависимости от химической природы мономера, существует нижний предел по давлению, при меньших значениях которого процесс совершенно не идет. Так, например, наинизшие давления, при которых осуществляется полимеризация, оказались для полимеризации акриламида 2 ГПа, для дифенилбутадиена 10 ГПа и для коричной кислоты - 30 ГПа. Полимеризация твердых мономеров с помощью ударных волн далеко не всегда протекает нацело для некоторых веществ выход полимера составляет несколько процентов (коричная кислота), но степень полимеризации может быть весьма высокой, где относительная молекулярная масса полимеров достигает миллиона. [c.217]

Механизм действия ударных волн на химические превращения служит предметом многих исследований. Оказалось, что эти превращения не вызываются простым нагревом вещества в процессе нагружения, как это предполагалось в ранних работах по изучению ударного сжатия. [c.217]

Применение ударных волн, с помощью которых в изученных оксидах были достигнуты давления от 9 до 30 ГПа, дало значительное повышение каталитической активности на 2...3 порядка. Существенным является то, что такой эффект имел место для оксидов титана и цинка, которые представляют собой полупроводники с электронным типом проводимости. Обработка ударным сжатием монооксида никеля, который является полупроводником с дырочным типом проводимости, показала, что каталитическая активность его осталась неизменной. Возможно, что усиление каталитической активности указанных оксидов объясняется частичным их восста- [c.218]

О протекании химической реакции при распространении низкоскоростного режима в высокоплотных системах. Сейчас обш е-принятой является точка зрения, согласно которой химическая реакция при воздействии на ВВ слабой ударной волны возникает в отдельных локальных очагах — горячих точках. Оценка температуры ударного сжатия ВВ в волне с давлением 30 кбар показывает, что объемный разогрев вещества ничтожен и не превышает нескольких десятков градусов. Имеющиеся данные указывают на то, что при распространении низкоскоростного режима в высокоплотных системах очагами реакции являются в основном поры (неоднородности), существующие в заряде. К числу этих данных относятся следующие. [c.162]

Рассмотрим некий почти плоский объем в поперечном сечении ударной трубы, предназначенный для наблюдения за степенью химических превращений. Порции газа, ударно-сжатые в различные начальные моменты времени и, следовательно, находящиеся на разных расстояниях от фронта ударной волны, проходят последовательно через это сечение. Обычные значения пространственного и временного разрешения связаны между собой и определяются толщиной плоского слоя в сечении наблюдения и составляют 1 мм и несколько микросекунд соответственно. При экспериментах в отраженных ударных волнах можно считать, что развитие реакции измеряется в одном и том же покоящемся объеме газа, а при измерениях за падающей волной объемы реагирующего газа последовательно проходят через сечение наблюдения. [c.123]

Более сильные ударные волны были получены при использовании в качестве толкающего газа водорода, тогда как тяжелые газы, подобные двуокиси углерода, имеющие низкую скорость звука, производили более слабые ударные волны. Были изучены эффекты, связанные с изменением линейных размеров секций высокого и низкого давления трубы, и показана принципиальная возможность расчета состояния ударно-сжатого исследуемого газа при помощи уравнений сохранения массы, момента и энергии, если известны начальные температура и давление и измерена скорость ударной волны. [c.142]

Уже первыми исследователями детонационная волна рассматривалась как ударная, в которой развивается достаточно высокая температура, приводяшая к самовоспламенению прилегающих слоев смеси (волна ударного сжатия и сгорания). На основе этих представлений были разработаны основы теории детонации, получившей название гидродинамической теории [21, 144]. [c.140]

Детонационное горение. Детонационное горение возникает во взрывоопасной среде при прохождении по ней достаточно сильно ударной волны (или волны ударного сжатия). Например, если в сосуде с горючей газовбздушной смесью взорвать точечный заряд взрывчатого вещества, то по газовой смеси от точки расположения заряда начнет распространяться ударная волна. В ударной волне происходит внезапное (скачкообразное) повышение параметров состояния газа — давления, те.мперату-ры, плотности. Повышение температуры газа при сжатии в ударной волне значительно больше, че.м при аналогичном сравнительно медленном адиабатическо.м сжатии.. Абсолютная температура газа, сжатого ударной волной, пропорциональна давлению ударной волны. Следовательно, если ударная волна достаточно сильная, то температура газа под действием ударного сжатия может повыситься до температуры са.мовоспламенения. Так как смесь реакционноспособна, произойдет химическая реакция. Выделившееся тепло пойдет частично на энергетическое развитие и усиление ударной волны, поэтому она будет перемещаться по смеси, не ослабевая. Этот комплекс, представляющий собой ударную волну и зону химической реакции, называется детонационной волной, а само явление — детонацией. Так как химическая реакция при детонации протекает по тому же уравнению, что при самовоспламенении, определяюще.м процесс горения, то детонацию можно считать детонационным горением. [c.132]

Воспламенение в ударной волне. Сжатие в ударной волне приводит к практически мгновенному изменению состояния газа, увеличемию его плотности и температуры. Нагревание при сжатии в ударной волне гораздо больше, чем при аналогичном сравнительно мед-лен ном адиабатическом сжатии, описываемом адиабатой Пуассона. Абсолютная температура газа, сжатого сильной ударной волной, приблизительно пропорциональна давлению в волне. При медленном адиабатическом сжатии конечная температура пропорциональна давлению в степени, равной (у—1)/у, где у= Ср/С — отношение теплоемкостей при постоянных давлении и температуре для воздуха при комнатной температуре (у— —1)/ул 0,3. Поэтому ударное сжатие представляет собой наиболее мощный распространенный в природе и технике импульс сильного нагревания (кроме электрического разряда). [c.34]

В данной схеме детонационная волна рассматривается как комплекс ударная волна - юна реакции. Вследствие экспоненциальной зависимости скорости реакции от температуры энерговыделение происходит на малом участке НБ. Сгорание происходит не мтновенно, как утверждали первые исследователи детонации [11], а занимает некоторое время т [30]. Поэтому перед продуктами сгорания существует участок старой, но непрореагировавшей смеси, передняя граница которого - фронт ударного сжатия - движется со скоростью детонации V (состояние сжатой смеси долишо находиться одновременно на кривой II и на продолжении гфямой [c.25]

Детонация представляет собой процесс распространений в газе, жидкости или твердом теле экзотермического химического превращения в виде узкой зоны, движущейся относительно исходного вещества со скоростью, превышающей скорость звука. Эта зона названа детонационной волной. Быстрая реакция в зоне возбуждается не вследствие передачи тепла от прореагировавшего слоя вещества к непрореагировавшему, а путем ударного сжатия и соответствующего нагревания исходной среды, вызванного давлением продуктов реакции. Поэтому детонация возможна только в таких средах, продукты реакции которых занимают больший объем, чем исходное вещество. Строгим критерием принципиальной возможности детонации в данной среде является положительный знак изобарическо-изохорическо-го теплового эффекта соответствующей реакции Qpv. Эта величина измеряется теплотой, выделяемой в условиях постоянства давления р и удельного объема V. [c.311]

Изложенное выше относилось к высокоплотным ВВ. Не исключено, что полученные здесь результаты могут оказаться полезными при объяснении закономерностей распространения низкоскоростной детонации в порошкообразных ВВ. В этом отношении представляет интерес работа Болховитинова с сотр. [154], в которой было показано, что ударное сжатие порошкообразного тротила в нестационарной детонационной волне носит сложный ступенчатый характер, и наблюдаются две волны. По мнению авторов, вначале происходит закрытие пор, после чего —дальнейшее сжатие гомогенного вещества. [c.161]

Измерение электрической проводимости воды под действием ударного сжатия дало весьма интересные результаты. Опыты с водой, где в процессе прохождения фронта волны создались давления порядка 6,8 ГПа и температуры примерно в 300°С, показали, что удельная электрическая проводимость Н2О достигла необычайно большого значения она в 20 000 раз превысила свою величину при нормальных условиях (см. результаты изменения электрической проводимости воды при статических давлениях в разделе 12). Если же применить более мощные взрывы и достичь таким образом давления около 12,7 ГПа, то температура воды поднимется уже до 770 °С в результате такого сжатия удельная электрическая проводимость увеличится больше чем в 40 раз по сравнению с предыдущим случаем. Оценка pH подобной воды дает такое же значение, как в 5 н. НС1 при нормальных условиях. Отсюда видно, насколько более химически активной становится вода при больших ударных нагрузках. Следует отметить, что плотность воды при создаваемом ударной волной давлении 16,7 ГПа и индуцированной этим сжатием температуре около 1050°С равна - 1,8 г/см По-видимому, увеличением диссоциации воды можно объяснить выделение частиц серы из водных растворов тиосульфата натрия, подвергнутых ударному сжатию. Разложение Na2S20з происходит оттого, что, как отмечено выше, динамическое сжатие вод- [c.216]

Следы за туиыми телами иногда называют горячими . Это связано с тем, что газ, образующий след, разогревается, проходя через головную ударную волну п сжатый ударный слой неред носовым затуплением. [c.153]

Метод ударной волны имеет особые преимущества в неорганических синтезах, для осуществления которых традиционные методы либо требуют длительного времени, либо не могут быть использованы из-за разложения реагентов или продуктов при высоких температурах, необходимых для данного химического взаимодействия. В этом смысле особый интерес представляют синтезы ферритов, силикатов и гранатов, которые при обычных условиях исключительно трудоемки. Интересным примером, иллюстрирующим эффективность ударного сжатия, является реакция следующего типа 2КХ +PtY2 = K2PtX2Y2, где X и Y — галогены. [c.114]

В 1968 г. Г. Р. Коуэну, Б. В. Даннингтону и А. X. Хольцману из компании Дюпон де Немюр был выдан патент на новый процесс, заключающийся в ударном сжатии металлических блоков, например железных отливок, содержащих небольшие включения графита [30], при давлениях, превышающих 1 млн. атм. Металл, у которого сжимаемость меньше, чем у графита, выполняет функции холодильника, очевь быстро охлаждающего включения. Это предотвращает обратный переход алмаза, образовавшегося под действием ударной волны, в графит после прохождения этой волны — тенденции, характерной для экспериментов с монокристаллами при холодном сжатии. Конечный продукт, получаемый при использовании этой технологии, частично представлен гексагональным углеродом, что также подтверждает тенденцию к образованию лонсдейлита в условиях очень высоких давлений и относительно низких температур. Изготовленный таким способом материал используется в качестве шлифовального порошка. [c.81]

Область выше точки Е. Здесь сгорание осуществляется с повышением давления и уменьшением удельного объема, аналогично изменению ри г в ударной волне. Как видно из сравнения ве.чичпны тангенсов углов наклона прямых, проведенных из точки А к точкам этой ветви, с 1 а в точке А, скорость волны для всей ветви ЕВ превышает скорость звука таким образом, только ветвь кривой Я, лежащая вышо точки Е, соответствует волне сгорания, обладающей свойствами ударной волны — динамическое (ударное) сжатие и сверхзвуковая скорость распространенпя. Исходя пз того, что из всех прямых, проведенных из точки начального состояния А, только касательной соответствует единственная точка иа ветви ЕВ, Чепмен [СО] сформулировал правило, оиреде- [c.305]

Двухдиафрагменная ударная труба, центральный отсек которой заполнялся детонирующей смесью водорода с кислородом, недавно была установлена Коутесом и Гейдоном [19], которые показали, что такая установка подходит для получения однородных ударных волн со скоростями до чисел Маха, равных 12. Однако для изучения многих наиболее интересных химических и физических процессов вполне достаточен температурный диапазон, достигаемый в обычной ударной трубе. Заметим, что времена сохранения стационарных условий в ударном сжатом газе очень малы и лежат в пределах от десятитысячных долей секунды до нескольких миллисекунд, но так как и химические, и физические процессы при таких высоких температурах проходят очень быстро, то ограничения, связанные с малой длительностью опыта, менее серьезны, чем это может показаться на первый взгляд. [c.145]

Количественные измерения тех изменений в спектре поглощения нагретой ударной волно газово системы, которые связаны с химическим превращением, дают возможность получать определенную информацию относительно механизма и кинетики химических реакций. Так, целесообразно, например, снимать спектры поглощения ударно-сжатого газа в идентичных условиях, но при различных интервалах времени между моментом прихода ударной волны и запуском импульсной лампы. К. Сил на экспериментальной установке, похожей на установку, изображенную на рис. 2, получил серию фотограмм спектров поглотцения, представленных на рис. 3, нри термическом разложении сероводорода в смеси 10% НаЗ, 40% Нг и 50% Аг при температуре 3000° К. Фотопластина охватывает область от 3227 до 3282 А, что включает голову (0,0)-полосы ЗН и части некоторых полос Зд, например (2,2), (3,3) и (1,2). [c.149]

В науке о горении нам известны два способа осуществления са-моускоряющихся химических превращений. Один из них — объемные реакции, течение которых определяется потерей тепла и потерей активных частиц на границе объема. Другой — реакции в волнах, каковыми может быть волна горения или детонационная волна. Волна горения распространяется в результате переноса тенла и молекулярных частиц, а детонационная волна — вследствие ударного сжатия впереди реакционной зоны, выделяющей необходимую для поддержания ударной волны энергию. [c.588]