|
[[Файл:NTS - BEEF - WATUSI.jpg|thumb|right|Експериментальний вибух у еквіваленті 16,6 тони тринітротолуолу, проведений [[Лос-Аламоська національна лабораторія|Лос-Аламоською національною лабораторією]]]]
'''Вибух''' — надзвичайно швидке перетворення речовини, яке супроводжується миттєвим виділенням великої [[енергія|енергії]] в невеликому об'ємі. Суттєвою ознакою вибуху є різке збільшення [[тиск]]у, яке викликає у [[навколишнє середовище|навколишньому середовищі]] [[ударна хвиля|ударну хвилю]].
'''Вибух''' — швидкоплинний фізичний або фізико-хімічний процес, що відбувається із значним виділенням [[Енергія|енергії]] у обмеженому об'ємі за короткий проміжок часу. Ключовою ознакою вибуху є раптове збільшення [[тиск]]у, яке, як правило, спричиняє виникнення [[ударна хвиля|ударної хвилі]]. Вибух у твердому середовищі викликає [[Руйнування (механіка)|руйнування]] та дроблення.
== Види вибухів ==
{{Scroll Gallery
|Назва =
|ширина =
|розташування = right
|Файл:GB 281.jpg|[[Високошвидкісна фотозйомка|Високошвидкісна фотофіксація]] моменту вибуху скляної [[Колба|колби]] [[Лампа розжарення|лампи розжарення]] внаслідок ураження [[Куля (зброя)|кулею]] зі {{не перекладено|Пневматичний масо-габаритний макет вогнепальної зброї|страйкбольної зброї|en|Airsoft gun}}
|Файл:Glühlampe explodiert.jpg|[[Високошвидкісна фотозйомка|Високошвидкісна фотофіксація]] моменту вибуху скляної [[Колба|колби]] [[Лампа розжарення|лампи розжарення]] внаслідок ураження [[Куля (зброя)|кулею]] зі {{не перекладено|Пневматичний масо-габаритний макет вогнепальної зброї|страйкбольної зброї|en|Airsoft gun}}
}}
Вибухи класифікують за походженням виділеної енергії на:
* [[хімічний вибух|хімічні]]
* [[фізичний вибух|фізичні]]
** вибухи посудин під внутрішнім тиском
** вулканічні вибухи
** [[електромагнітний вибух|електромагнітні]]
** [[кінетичний вибух|кінетичні]]
* [[ядерний вибух|ядерні]]
** вибухи, викликані [[Гравітаційний колапс|гравітаційним колапсом]]
=== Хімічні вибухи ===
[[Файл:Explosions.jpg|thumb|Імітація вибухів бомб ([[бензин]])]]
Хімічним вибухом називають надзвичайно швидке хімічне перетворення речовини (системи речовин), що саморозповсюджуєтьсясамопоширюється і протікаєперебігає з виділенням великої кількості [[теплова енергія|теплоти]] ій утворенням газоподібних продуктів. З цього визначення витікаютьвипливають чотири основні умови, якимиякі повиннамає задовольняти хімічна реакція для того, щоб вонавважатися могла протікати у формі вибуху, а самевибухом:
* виділення тепла ([[Екзотермічна реакція|екзотермічність]]);
* утворення газів або [[пара|парпари]]и;
* велика швидкість;
* здатність до саморозповсюдженнясамопоширення.
До хімічних вибухів відносятьсяналежать вибухи [[вибухові речовини|вибухових речовин]], [[горючі гази|горючих газів]], [[шахтний пил|вугільного]] або іншого [[органічний пил|органічного пилу]].
Хімічний вибух відрізняється від [[горіння]] тим, що процес виділення енергії йде з утворенням сильноїнаявністю [[ударна хвиля|ударної хвилі]]. ПриПід час вибуху згораннязгоряння [[вибухові речовини|вибухової речовини]] повиннемусить мати [[детонація|детонаційний]] характер, тобто залучення нових порцій вибухової речовини до [[хімічна реакція|хімічної реакції]] відбувається на фронті ударної хвилі (а не шляхом [[теплопровідність|теплопровідності]] і [[дифузія|дифузії]] як припід повільномучас горіннігоріння). З цієї умови з необхідністю витікаєвипливає, що придля хімічномухімічного вибуху, що супроводжуєтьсяє [[окислювальноОкисно-відновна реакція|окислювальноокисно-відновною реакцією]] (згораннямзгорянням), [[речовина]], що згорає,паливо і [[окислювачокисник]] повиннімають бути перемішані, інакше швидкість реакції буде обмежена швидкістю процесунадходження доставки окислювачаокисника, ащо цейзазвичай процесвідбувається якзавдяки правило має дифузійний характердифузії. Наприклад, [[природний газ]] поволі горить в пальниках[[пальник]]ах домашніх кухонних плит, оскількибо окисник ([[кисень]] з повітря) поволі потрапляєнадходить в область горіння шляхом дифузії. Проте,Та якщо перемішати газ зіз [[повітря]]м, він вибухне від невеликої [[іскра|іскри]].
=== Фізичні вибухи ===
[[Файл:MSH04 crater eruption image 1213PDT 10-01-04.jpg|thumb|Виверження вулканувулкана Св. Олени (Mount St. Helens)]]
ПриПід час фізичних вибухахвибухів відбуваються тількилише фізичні перетворення без зміни хімічного складу речовин (вибухи парових котлів, балонів із зрідженимскрапленим газом, [[електромагнітний вибух|електричні вибухи]]). Фізичні вибухи звичайно є наслідком [[фазовий переходперехід|фазового переходу]] речовини або надшвидкої дезінтеграції.
СпостерігатиСпричинити електромагнітний вибух можна пришвидким пропусканніпропусканням черезвеликого тонкуелектричного заряду (наприклад з [[проволока|проволокуконденсатор]]а) електричного розрядучерез ізтонкий [[конденсатордріт]]а, що супроводжуєтьсяспричиняє миттєвиммиттєве [[плавлінняплавлення]]м й випарування [[метал]]у. До електромагнітногоелектромагнітних вибухувибухів можнатакож віднести такожналежить вибух поверхневого шару речовини привід час нагріваннінагрівання [[лазер]]ом.
У природі фізичні вибухи спостерігаються при [[виверження]]х [[вулкан]]ів, що фактично є вибухом посудини під внутрішнім тиском.
ОкремоМожна можнатакож виділитивиокремити кінетичні вибухи, що є наслідком зіткнення тіл, що рухаються із великою швидкістю, та (або) мають велику масу. Яскравий приклад кінетичних вибухів - — зіткнення [[метеорит]]ів ([[комета|комет]], [[астероїд]]ів тощо) із поверхнею планети або іншим небесним тілом.
Енергія кінетичного вибуху пропорційна масі і квадрату швидкості зіткнення тіл. Наприклад, зіткнення метеориту масою 1 кг із поверхнею Землі на швидкості 60 км/с еквівалентнототожне вибуху 400 кг [[тротил]]у.
Найпотужний із кінетичних вибухів, що спостерігала людина, відбувся у [[1994]] році, коли із [[Юпітер (планета)|ЮпітерЮпітером]]ом зіткнулась [[комета Шумейкерів-Леві]]. З 16 по 22 липня 1994 року на Юпітер впало 25 великих уламків розміром в декілька кілометрів іззавбільшки зі швидкістю близько 60 км/с. Розмір області впливу вибухів сягав тисяч кілометрів; сліди від ударів були помітні декілька тижнів. Енергія вибухів — близько 10<sup>22</sup> Дж або декілька мільонівмільйонів [[тротиловий еквівалент|мегатон]].
Енерговиділення [[Тунгуський метеорит|Тунгуського метеориту]] оцінюється в 10 Мт.
{{main|Ядерний вибух}}
ПриЯдерний ядернихвибух вибухах відбуваютьсяспричиняє [[ланцюгова реакція|ланцюгові реакції]] [[діленняПоділ ядерядра|ділення]] або [[ядерний синтез|синтезу]] [[Ядро (атом)|ядер]] з утворенням нових [[хімічний елемент|елементів]].
[[Енергія]] ядерних вибухів — від кілотонн до десятків мегатонн [[тротил]]ового [[тротиловий еквівалент|еквіваленту]].
Фактично надпотужними ядерними вибухами є вибухи [[наднова|наднових]] [[Зорі|зірок]].
== Вибухобезпека у виробництві ==
Пожежовибухонебезпечність [[виробництво|виробництв]] визначається [[агрегатний стан речовин|агрегатним станом речовин]] та [[матеріал]]ів та їх показниками пожежовибухонебезпечності.
Показники пожежовибухонебезпечності:
* [[група спалимості]],
* [[температура займання]],
* [[температура спалаху]],
* [[температура самозаймання]],
* нижня та верхня концентраційні межі запалення,
* умови теплового самозаймання та ін.
== Використання вибухів ==
[[Файл:Aerorozvidka, explosion (1).jpg|thumb|Військовий випробувальний вибух снаряда [[РКГ-3#Модифікації|РКГ-1600]] із дрона [[R18]]]]
Традицйіна областьгалузь використання енергії вибуху — [[розробка родовищ корисних копалин]], [[підземне будівництво]], [[військова справа]]. Вибухи використовують придля зносізнесення споруд, для модифікаціїзміни [[рельєф]]у. ▼
Розвиваються також складніші технології, наприклад [[зварювання]] і обробка [[матеріал]]ів вибухом. Таке зварювання дозволяє з'єднувати матеріали, які не зварюються іншимив способамиінший спосіб, наприклад [[Титан (хімічний елемент)|титан]] і [[сталь]]. ▼▲Традицйіна область використання енергії вибуху — [[розробка родовищ корисних копалин]], [[підземне будівництво]], [[військова справа]]. Вибухи використовують при зносі споруд, для модифікації [[рельєф]]у.
▲Розвиваються також складніші технології, наприклад [[зварювання]] і обробка [[матеріал]]ів вибухом. Таке зварювання дозволяє з'єднувати матеріали, які не зварюються іншими способами, наприклад [[Титан (хімічний елемент)|титан]] і [[сталь]].
Для гасіння пожеж на [[нафта|нафтових]] або [[природний газ|газових]] [[свердловина]]х використовується вибух кільцевого заряду, який охоплює свердловину.
В [[СШАСполучені Штати Америки|американській]] фірмі «Дюпон» (Du Pont de Nemours) і в Інституті фізичної фізики РАН розроблено способи виробництва технічних [[алмаз]]ів із [[графіт]]у з використанням вибухів.
== Теорія вибуху ==
== Моделювання ==
{{Main|Теорія вибуху|Теорія вибухових речовин}}
Теорія вибуху ({{lang-en|theory of explosion}}, {{lang-de|Theorie f der Explosion}}) — розділ науки про [[вибухові роботи]], що розглядає процес впливу вибуху на довкілля, поведінку середовища під впливом вибуху та закономірності, що визначають результат механічної дії вибуху.
=== Точковий вибух ===
Для описання вибуху (детонації) заряду промислової вибухової речовини використовують схему точкового вибуху. При вибуху над поверхнею (вибух у повітрі) спочатку створюється сферична вибухова хвиля, а при вибуху на ґрунті (наземний вибух) — напівсферична хвиля<ref name="gordeev.390">{{cite book
| title = Нагрузки и воздействия на здания и сооружения. Справочное пособие
| author = Гордеев В.Н., Лантух-Лященко А.И., Пашинский В.А., Перельмутер А.В., Пичугин С.Ф.
| year = 2007
| publisher = Издательство Ассоциации Строительных Вузов
| chapter = 15.3. Воздействие промышленных взрывов
| page = 390
| isbn = 978-5-93093-404-5 }}</ref>.
При вибуху в повітрі тротилового заряду масою ''C'' ''надлишковий тиск на фронті ударної хвилі'' можна обчислити за емпіричною формулою Садовського (названа на честь її винахідника [[Михайло Олександрович Садовський|Михайла Олександровича Садовського]]):<ref name="gordeev.390"/>
: <math>\Delta p_f = 0,084 \frac{\sqrt[3]{q}}{R} + 0,27\frac{\sqrt[3]{q^2}}{R^2} + 0,7\frac{q}{R^3}</math>, ([[Паскаль (одиниця)|МПа]]);
: <math>q = K_{ex}\eta C</math>.
* [[Фугас]]
Де коефіцієнт {{math|''K''<sub>''ex''</sub>}} враховує вид вибухової речовини, а {{math|η}} враховує вид вибуху.
* [[Теплота вибуху]]
Для [[тротил]]у {{math|''K''<sub>''ex''</sub> {{=}} 1}}; [[гексоген]]у — 1,31; [[Тетранітропентаеритрит|ТЕН]] — 1,39; [[октоген]]у — 1,28; [[амотол]]у-80/20 — 0,98; [[димний порох]] — 0,66; [[пентоліт]]у-50/50 — 1,13; [[оксиліквіти|оксиліквітів]] — 0,9-1. Для вибуху у повітрі {{math|η {{=}} 1}}. Для щільних суглинків та глин {{math|η {{=}} 1,6}}. Максимальний тиск на поверхні землі при вибуху у повітрі залежить від висоти. Проте, для незначної висоти, що менше за ''R'', наведена формула залишається дійсною. В цьому випадку ударна хвиля рухається вздовж земної поверхні з вертикальним фронтом<ref name="gordeev.390"/>.
Тривалість фази стиснення можливо обчислити за формулою:
: <math>\tau_+ = 1,5\cdot 10^{-3} \sqrt[6]{q}\sqrt{R}</math>, с;
імпульс тиску в фазі стиснення:
: <math>i = 4 \frac{\sqrt[3]{q^2}}{R}</math>, МПа·с/м².
Таким чином, при наземному вибуху тротилового заряду ці формули отримують вигляд:
: <math> \Delta p_f = 0,1 \frac{\sqrt[3]{C}}{R} + 0,43 \frac{\sqrt[3]{C^2}}{R^2} + 1,4 \frac{C}{R^3}</math>, МПа;
: <math> \tau_+ = 1,7 \cdot 10^{-3} \sqrt[6]{C} \sqrt{R}</math>, с;
: <math> i = 6,3 \frac{\sqrt[3]{C^2}}{R}</math>, МПа·с/м².
== Примітки ==
== Література ==
* Баум Ф. А., Станюкович К. П. и Шехтер Б. И. Физика взрыва. - — М., 1959
* Матвейчук В. В. Взрывное дело. Внимание, взрыв. - — М.: Академический проект, 2005. - — 512 с.
* Greiner N. Roy, Phillips D. S., Johnson J. D., Volk F. Diamonds in Detonation Soot // Nature. 1988. Vol. 333. P. 440—442.
* Фортов В. Е., Гнедин Ю. Н., Иванов С. В и др. Столкновение кометы Шумейкеров-Леви-9 с Юпитером: Что мы увидели // Успехи физ. наук, 1996. - Т. 166, № 4. - С. 391—422.
* {{МГЕ|nocat=1}}
{{ВП-портали|Військова техніка|}}
{{Бібліоінформація}}
{{commons|Explosion}}
* [[Вибух котла]]
{{Chem-stub}}
{{Phys-stub}}
{{Refimprove}}
[[Категорія:Хімічна фізика]]
[[Категорія:ВибуховіВибухова роботисправа]]
| 