淘客熙熙

主题:【原创】爆炸力学(一) -- 不爱吱声

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家园 惨啊,刚刚给你回复了一个很长的帖子,结果提交却不成功

一个字也没留下来,还得重打一遍字,真想给铁手扔颗鸡蛋去。

通过您的这几个问题,觉得您真的是个很会思考的,问的问题都是非常关键非常基本的。

您问到:

爆炸释放的机械能究竟是谁提供的:

A 因为产生了数千倍体积的气体,这些气体向外挤压,成为机械功。

B 生成大量气体,但主要是因为生成气体的每个气体分子具有的极高的动量,从而对外做功。

如果主要原因是B,那么爆炸发生后,化学能被释放出来,一部分成为辐射,另一部分为生成气体提供动能。这个从爆炸物的化学能到生成气体动能的转换是怎么进行的?或者说能量怎么从化学键中转换的快速运动的微粒的?

这里提到了三个概念:

1。气体向外挤,成为机械功

2。每个气体分子具有的极高的动量,从而对外做功

3。从化学键中转换的快速运动的微粒的机制(使用提问的方式)

而对这三个概念的理解,恰好可以归纳出(化学炸药)爆炸产生的三要素:化学反应生成气态产物,化学反应的放热性,化学反应的快速性。下面我来具体解释一下。

1。化学反应必须有气态产物生成,才会形成爆炸,因为爆炸原本就是高温高压气体快速膨胀导致的。

2。只有放热反应才会形成爆炸。吸热反应是不会形成爆炸的。这基本上就回答了你的问题:从爆炸物的化学能到生成气体动能的转换是怎么进行的?或者说能量怎么从化学键中转换的快速运动的微粒的?答案就是“”,化学反应放出的热量是爆炸做功的能源机制。但也不是所有放热反应都产生爆炸,因此爆炸还有第三要素。

3。这种放热反应必须是快速的。慢速的放热反应不会产生爆炸。举个例子就清楚了,比如说煤燃烧也是放热反应,但是一块煤燃烧可能需要几分钟甚至几十分钟,而同样重量的炸药反应大概也就需要几微妙的时间就把热量都是放出来了,也就是说炸药的爆炸过程要比燃料燃烧过程快数千万倍,尽管实际上炸药释放的总热量并没有煤燃烧释放的热量多。从这个意义上来说,炸药是高功率的能源,而并非高能量的能源。

另外你提的A和B,实际上是一回事儿,A是从宏观角度(macroscale)理解,B是从微观角度(microscale)理解。宏观的高温压缩气体膨胀向外做功,从微观上来看就是炸药化学键断裂从新结合成气体分子,并且化学反应会导致气体分子高速运动(也就是你说得气体分子具有的极高的动量)。微观上分子高速运动宏观上体现出来就是“高温,放热”,分子之间相互碰撞,也是宏观气体高压产生的根源。

在力学上,人们分析问题尽可能先考虑连续体模型,使用他们的“宏观”特性,因此,力学上分析问题更多地使用气体压力,温度,爆炸波等概念。

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