Поняття про вибух та вибухові речовини. Що таке вибух? Поняття та класифікація вибухів Що таке вибух визначення по обж

Що таке вибух? Це процес миттєвого перетворення стану при якому виділяється значна кількість теплової енергії та газів, що утворюють ударну хвилю.

Вибухові речовини являють собою сполуки, що мають здатність зазнавати змін у фізичному та хімічному стані в результаті зовнішнього впливу з утворенням вибуху.

Класифікація типів вибухів

1. Фізичний - енергія вибуху є потенційною енергією стиснутого газу чи пари. Залежно від величини внутрішнього тиску енергії виходить вибух різної потужності. Механічне вплив вибуху зумовлено дією ударної хвилі. Уламки оболонки зумовлюють додаткову вражаючу дію.

2. Хімічний - у цьому випадку вибух обумовлений практично миттєвою хімічною взаємодією речовин, що входять до складу, з виділенням великої кількості тепла, а також газів та пари з високим ступенем стиснення. Вибухи таких типів характерні, наприклад, для пороху. Виникають в результаті хімічної реакції речовини при нагріванні набувають великого тиску. Вибух піротехніки також відноситься до цього виду.

3. Атомні вибухи являють собою блискавичні реакції ядерного розщеплення або злиття, що характеризуються величезною потужністю енергії, що виділяється, у тому числі теплової. Колосальна температура в епіцентрі вибуху призводить до утворення зони високого тиску. Розширення газу призводить до появи ударної хвилі, що є причиною механічних руйнувань.

Поняття та класифікація вибухів дозволяють правильно діяти у надзвичайній ситуації.

Тип дії

Відмітні особливості

Вибухи різняться залежно від хімічних реакцій, що протікають:

Розкладання характерне для газоподібного середовища.
Окисно-відновні процеси мають на увазі наявність відновника, з яким прореагує кисень, що знаходиться в повітрі.
Реакція сумішей.

До об'ємних вибухів належать пилові вибухи, а також вибухи парових хмар.

Пилові вибухи

Характерні вони для замкнених запилених споруд, таких як шахти. Небезпечна концентрація вибухонебезпечного пилу з'являється під час проведення механічних робіт із сипучими матеріалами, що дають велику кількість пилу. Робота з вибухонебезпечними речовинами передбачає повне знання, що таке вибух.

Для кожного типу пилу існує так звана гранична допустима концентрація, при перевищенні якої виникає небезпека мимовільного вибуху і вимірюється така кількість пилу в грамах на кубометр повітря. Розраховані значення концентрації є постійними величинами і мають коригуватися залежно від вологості, температури та інших умов довкілля.

Особливу небезпеку є наявність метану. В цьому випадку існує підвищена ймовірність детонації пилових сумішей. Вже п'ятивідсотковий вміст парів метану в повітрі загрожує вибухом, за рахунок чого йде спалах пилової хмари та збільшення турбулентності. Виникає позитивний зворотний зв'язок, що веде до вибуху великої енергії. Вчених залучають такі реакції, теорія вибуху досі не дає спокою багатьом.

Безпека під час роботи у замкнутому просторі

При роботі в замкнутих приміщеннях з високим вмістом пилу в повітрі слід обов'язково дотримуватися наступних правил безпеки:

Видалення пилу шляхом вентиляції;

Боротьба із зайвою сухістю повітря;

Розведення повітряної суміші зниження концентрації вибухових речовин.

Пилові вибухи характерні не лише для шахт, а й для будівель та зерносховищ.

Вибухи парових хмар

Є реакції блискавичної зміни стану, що породжують утворення вибухової хвилі. Трапляються на відкритому повітрі, в обмеженому просторі через запалення паливної парової хмари. Як правило, подібне відбувається при витоку

Відмова від роботи з горючим газом або парою;

Відмова від джерел запалення, здатних викликати іскру;

Уникнення замкнутого простору.

Потрібно розуміти, що таке вибух, яку небезпеку він несе. Недотримання правил безпеки та безграмотне використання деяких предметів призводить до катастрофи.

Вибухи газу

Найпоширеніші надзвичайні пригоди, за яких відбувається вибух газу, трапляються внаслідок неправильного поводження з газовим обладнанням. Важливе своєчасне усунення та характерне визначення. Що означає вибух від газу? Відбувається через неправильну експлуатацію.

Для того щоб не допустити таких вибухів, все газове обладнання має проходити регулярний профілактичний технічний огляд. Усім мешканцям приватних домоволодінь, а також багатоквартирних будинків, рекомендовано щорічне ТО ВДГО.

Для зниження наслідків вибуху конструкції приміщень, у яких встановлено газове обладнання, роблять не капітальними, а навпаки полегшеними. У разі вибуху немає великих пошкоджень і завалів. Тепер ви уявляєте, що таке вибух.

Для того щоб витік побутового газу було легше визначити, до нього додають ароматичну добавку етилмеркаптан, що обумовлює характерний запах. За наявності такого запаху у приміщенні необхідно відкрити вікна, забезпечивши надходження свіжого повітря. Після цього слід викликати газову службу. У цей час краще не скористатися електричними вимикачами, здатними викликати іскру. Строго забороняється курити!

Вибух піротехніки також може стати загрозою. Склад таких предметів має бути обладнаний відповідно до норм. Неякісна продукція може завдати шкоди людині, яка нею користується. Все це варто обов'язково враховувати.

Загальні відомості про вибух

Вибух - це швидкоплинний процес фізичних і хімічних перетворень речовин, що супроводжується звільненням значної кількості енергії в обмеженому обсязі, в результаті якого утворюється та поширюється ударна хвиля, що надає ударний механічний вплив на навколишні предмети.

ХАРАКТЕРНІ ОСОБЛИВОСТІ ВИБУХУ:

Велика швидкість хімічного перетворення вибухових речовин;
велику кількість газоподібних продуктів вибуху;
сильний звуковий ефект (гуркіт, гучний звук, шум, сильна бавовна);
потужна дія, що дробить.

Залежно від середовища, в якому відбуваються вибухи, вони бувають підземними, наземними, повітряними, підводними та надводними.

Масштаби наслідків вибухів залежать від їхньої потужності та середовища, в якому вони відбуваються. Радіуси зон ураження під час вибухів можуть сягати кількох кілометрів.

Розрізняють три зони дії вибуху.

3вона I- Зона дії детонаційної хвилі. Для неї характерна інтенсивна дія, що дробить, в результаті якого конструкції руйнуються на окремі фрагменти, що розлітаються з великими швидкостями від центру вибуху.

Зона ІІ- Зона дії продуктів вибуху. У ній відбувається повне руйнування будівель і споруд під дією продуктів вибуху, що розширюються. На зовнішній межі цієї зони ударна хвиля, що утворюється, відривається від продуктів вибуху і рухається самостійно від центру вибуху. Вичерпавши свою енергію, продукти вибуху, розширившись до густини, що відповідає атмосферному тиску, не справляють більше руйнівної дії.

Зона ІІІ- зона дії повітряної ударної хвилі - включає три підзони: III а - сильних руйнувань, III б - середніх руйнувань, III в - слабких руйнувань. На зовнішній межі зони 111 ударна хвиля вироджується в звукову, яка чує ще на значних відстанях.

ДІЯ ВИБУХУ НА БУДИНКИ, СПОРУДИ, ОБЛАДНАННЯ .

Найбільшим руйнуванням продуктами вибуху і ударною хвилею піддаються будівлі та споруди великих розмірів з легкими конструкціями, що несуть, що значно піднімаються над поверхнею землі. Підземні і заглиблені в ґрунт споруди з жорсткими конструкціями мають значну опірність до руйнування.

Руйнування поділяють на повні, сильні, середні та слабкі.

Повні руйнування. У будівлях та спорудах обрушено перекриття та зруйновано всі основні несучі конструкції. Відновлення неможливе. Обладнання, засоби механізації та інша техніка відновленню не підлягають. У комунальних та енергетичних мережах є розриви кабелів, руйнування ділянок трубопроводів, опор повітряних ліній електропередачі тощо.

Сильні руйнування. У будинках і спорудах є значні деформації несучих конструкцій, зруйновано більшість перекриттів і стін. Відновлення можливе, але недоцільне, оскільки практично зводиться до нового будівництва з використанням деяких конструкцій, що збереглися. Обладнання та механізми здебільшого зруйновані та деформовані.

У комунальних та енергетичних мережах є розриви та деформації на окремих ділянках підземних мереж, деформації повітряних ліній електропередачі та зв'язку, розриви технологічних трубопроводів.

Середні руйнування. У будинках і спорудах зруйновані переважно не несучі, а другорядні конструкції (легкі стіни, перегородки, дахи, вікна, двері). Можливі тріщини у зовнішніх стінах та вивали в окремих місцях. Перекриття та підвали не зруйновані, частина споруд придатна до експлуатації. У комунальних та енергетичних мережах значні руйнування та деформації елементів, які можна усунути капітальним ремонтом.

Слабкі руйнування. У будівлях та спорудах зруйновано частину внутрішніх перегородок, вікна та двері. Устаткування має значні деформації. У комунальних та енергетичних мережах є незначні руйнування та поломки конструктивних елементів.

Загальні відомості про пожежу

ПОЖЕЖА ТА ЙОГО ВИНИКНЕННЯ .

Пожежею називають неконтрольоване горіння, що завдає матеріальних збитків, шкоди життю та здоров'ю громадян, інтересам суспільства та держави.

Сутність горіннябуло відкрито 1756 р. великим російським ученим М. У. Ломоносовим. Своїми дослідами він довів, що горіння – це хімічна реакція з'єднання паливної речовини з киснем повітря. Тому, щоб протікав процес горіння, необхідні наступні умови:

Наявність паливної речовини (крім горючих речовин, що застосовуються у виробничих процесах, та горючих матеріалів, що використовуються в інтер'єрі житлових та громадських будівель, значна кількість горючих речовин та горючих матеріалів міститься в конструкціях будівель);
наявність окислювача (зазвичай окислювачем при горінні речовин буває кисень повітря; крім нього окислювачами можуть бути хімічні сполуки, що містять кисень у складі молекул: селітри, перхлорати, азотна кислота, оксиди азоту та хімічні елементи: фтор, бром, хлор);
наявність джерела займання (відкритий вогонь свічки, сірники, запальнички, багаття чи іскри).

Звідси випливає, що пожежу можна припинити, якщо із зони горіння виключити одну з перших двох умов.

Можливість виникнення пожеж у будинках і спорудах і особливо поширення вогню в них залежить від того, з яких деталей, конструкцій та матеріалів вони виконані, які їх розміри та планування. Як видно зі схеми 2, за групами займистості речовини та матеріали поділяються:

на негорючі речовини, нездатні горіти;
на важкогорючі речовини, здатні горіти під впливом джерела запалювання, але нездатні горіти самостійно після його видалення;
на горючі речовини, здатні горіти після видалення джерела запалювання:
а) важкозаймисті, здатні спалахувати тільки під впливом потужного джерела запалювання;
б) легкозаймисті, здатні спалахувати від короткочасного впливу джерел запалення з низькою енергією (полум'я, іскри).

Вперше завдання вивчення фізичної сутності вибуху було поставлено М.В. Ломоносовим. У роботі «Про природу та народження селітри», написаної в 1748 р., він дає визначення вибуху як дуже швидкого виділення значної кількості енергії та великого обсягу газів.

Вибухомназивається процес дуже швидкого (надзвукового) фізичного або хімічного переходу речовини або групи речовин з одного стану в інше, що супроводжується дуже швидким переходом потенційної енергії вихідної речовини в кінетичну енергію, здатну виконувати механічну роботу.

Явище вибуху у його проявах, як грозовий розряд, виверження вулкана відоме людству з незапам'ятних часів. Дещо пізніше люди навчилися виготовляти вибухові склади та використовувати вибух у своїх цілях. Однак для формування правильного уявлення про сутність явища, що називається вибухом, були потрібні значні успіхи у розвитку природничих наук.

Характерною ознакою вибухує вкрай швидке поява чи, точніше, прояв дії тиску, зазвичай, дуже великого.

За характером процесу перебігу вибухів їх прийнято класифікувати на:

ФІЗИЧНІ- при яких тільки відбувається фізичне перетворення речовини (безполум'яне підривання за допомогою рідкої вуглекислоти та стисненого повітря, вибухи парових котлів, балони зі зрідженим газом, електричні розряди) тобто при фізичному вибуху енергія виділяється в результаті фізичного процесу.

Фізичний вибух знаходить застосування у вугледобувній промисловості у вигляді патронів аердокс, у яких руйнування середовища використовують енергію стиснутого повітря.

ХІМІЧНІ– при яких відбувається надзвичайно швидкі зміни хімічного складу речовин, що беруть участь у реакції з виділенням тепла та газів (вибух метану, вугільного пилу, ВР).

При хімічному вибуху енергія виділяється внаслідок швидкої хімічної реакції. Цьому типу вибуху можна дати таке визначення: вибухомназивається швидке хімічне перетворення вибухової речовини, що протікає з виділенням тепла та утворенням газів.

З цього визначення випливають чотири основні умови, яким має задовольняти хімічна реакція для того, щоб вона могла протікати у формі вибуху:

· Екзотермічність (виділення тепла),

· утворення газів,

· Велика швидкість реакції,

· Здатність до самопоширення.

Якщо хоча б одна з цих умов не виконується – вибуху не станеться.

Хімічне перетворення вибухових речовин і сумішей може протікати в різних формах,основними з яких є :

· повільне хімічне перетворення (розкладання речовини);

· горіння;

· детонація.

При повільному хімічному перетворенні реакція розкладання протікає одночасно в усьому обсязі речовини, що знаходяться при однаковій температурі, що дорівнює температурі навколишнього середовища. Швидкість реакції відповідає цій температурі та у всіх точках маса ВР однакова. При нагріванні ВР його температура зростає не тільки за рахунок зовнішнього нагріву, а й за рахунок тепла, що виділяється при хімічній реакції розкладання. За певних умов ця реакція може стати самоприскорювальною, внаслідок чого ВР швидко перетвориться на стислі гази майже одночасно по всьому об'єму. Відбудеться тепловий вибух ВР, який може бути прикладом гомогенного (однорідного) вибуху. Однак практично гомогенний вибух неможливий через нерівномірне тепловідведення з ВР, тому що в речовині завжди має місце виникнення одного або декількох вогнищ горіння, з яких горіння потім поширюється на решту ВВ.

Основою сучасної вибухової техніки є використання саморозповсюджується вибухового перетворення.При цій формі вибуху хімічне перетворення, яке почалося в будь-якій точці заряду, мимоволі поширюється до її меж. Здатність хімічної реакції в самопоширення є характерною особливістю цієї форми вибуху.

Самопоширюване вибухове перетворення можливе при горінні та детонації ВР. В обох випадках є фронт хімічного перетворення - відносно вузька зона, в якій відбувається інтенсивна хімічна реакція, що поширюється на речовину з деякою швидкістю. Попереду цієї зонизнаходиться вихідне ВР, позаду неї- продукти перетворення

Температури попереду фронту, позаду нього й у самій зоні хімічної реакції значно різняться; має місце також нерівність тисків та щільності.

Швидкість реакції, точніше, лінійна швидкість переміщення фронту процесу залежить в основному не від початкової температури речовини, а від кількості енергії, що виділяється при реакції, умов передачі її непрореагував речовині і кінетичних характеристик виникає в ньому при цій передачі хімічного перетворення. Так як механізм передачі енергії при горінні та детонації різний (при горінні теплова енергія передається за рахунок теплопровідності, при детонації основну роль відіграє ударна хвиля), швидкість поширення процесу також різниться і при горінні не перевищує для конденсованих ВР кількох сантиметрів на секунду, а при детонації становить кілометри на секунду.

Відповідно до відмінності у швидкості поширення процесу руйнівна дія при різних формах перетворення ВР істотно відрізняється.

Повільне перетворення лише у замкнутому обсязіможе призвести до підвищення тиску до розриву оболонки.

Горіннятакож здатне значно підвищити тиск лише в замкнутому або напівзамкнутому обсязі. Відповідно цей процес використовують у тих випадках, де занадто великий тиск небажаний (ракетні камери, вогнепальна зброя тощо).

ЯДЕРНІ– у яких відбуваються ланцюгові реакції розподілу ядер із заснуванням нових елементів. В даний час реалізуються два види виділення атомної енергії під час вибуху:

· Перетворення важких ядер на легші (радіоактивний розпад і поділ атомних ядер урану і плутонію);

· Утворення з легких ядер більш важкі (синтез атомних ядер).

При вибухових роботах у промисловості застосовуються хімічні вибухи.

Вибух – поширене фізичне явище, яке відіграло чималу роль у долі людства. Він може руйнувати та вбивати, а також нести користь, захищаючи людину від таких загроз, як повінь та астероїдна атака. Вибухи різняться за своєю природою, але характером процесу вони завжди руйнівні. Ця сила і є їхньою головною відмінністю.

Слово "вибух" знайоме кожному. Однак на питання про те, що таке вибух, можна відповісти тільки виходячи з того, стосовно чого це слово вживається. Фізично вибух - це процес екстремально швидкого виділення енергії та газів у порівняно невеликому обсязі простору.

Стрімке розширення (теплове або механічне) газу або іншої субстанції, наприклад, коли відбувається вибух гранати, створює ударну хвилю (зону високого тиску), яка може мати руйнівну силу.

У біології під вибухом мають на увазі швидкий та масштабний біологічний процес (наприклад, вибух чисельності, вибух видоутворення). Отже, у відповідь питання про те, що таке вибух, залежить від предмета дослідження. Однак, як правило, під ним мають на увазі саме класичний вибух, про який і йтиметься далі.

Класифікація вибухів

Вибухи можуть мати різну природу, потужність. Відбуваються у різних середовищах (включаючи вакуум). За природою вибухи можна розділити на:

фізичні (вибух кульки, що лопнула, і т. д.);
хімічні (наприклад, вибух тротилу);
ядерні та термоядерні вибухи.

Хімічні вибухи можуть протікати у твердих, рідких або газоподібних речовинах, а також повітряних суспензіях. Головними за таких вибухів є окислювально-відновні реакції екзотермічного типу, або екзотермічні реакції розкладання. Прикладом хімічного вибуху вибух гранати.

Фізичні вибухи виникають у разі порушення герметичності ємностей зі зрідженим газом та іншими речовинами, що перебувають під тиском. Також їх причиною може стати теплове розширення рідин або газів у складі твердого тіла з подальшим порушенням цілісності кристалічної структури, що призводить до різкого руйнування об'єкта та виникнення ефекту вибуху.

Потужність вибуху

Потужність вибухів може бути різною: від звичайної гучної бавовни через повітряну кульку або вибухну петарду до гігантських космічних вибухів наднових зірок.

Інтенсивність вибуху залежить від кількості виділеної енергії та швидкості її виділення. Оцінюючи енергії хімічного вибуху використовують такий показник, як кількість виділеної теплоти. Обсяг енергії при фізичному вибуху визначається кількістю кінетичної енергії адіабатичного розширення парів та газів.

Техногенні вибухи

На промисловому підприємстві вибухонебезпечні об'єкти не рідкість, тому там можуть виникнути такі види вибухів, як повітряний, наземний і внутрішній (всередині технічної споруди). При видобутку кам'яного вугілля нерідкими є вибухи метану, що особливо притаманно глибоких вугільних шахт, де з цієї причини є дефіцит вентиляції. Причому різні вугільні пласти мають різний вміст метану, тому рівень вибухової небезпеки на шахтах різний. Вибухи метану є великою проблемою для глибоких шахт Донбасу, що потребує посилення контролю та моніторингу його утримання у повітрі копалень.

Вибухонебезпечні об'єкти - це ємності зі зрідженим газом або парою, що знаходиться під тиском. Також військові склади, контейнери з аміачною селітрою та багато інших об'єктів.

Наслідки вибуху на виробництві можуть бути непередбачувані, зокрема трагічні, серед яких лідируюче місце займає можливий викид хімікатів.

Застосування вибухів

Ефект вибуху здавна використовується людством у різних цілях, які можна поділити на мирні та військові. У першому випадку йдеться про створення спрямованих вибухів для руйнування будівель, що підлягають знесенню, крижаних заторів на річках, при видобутку корисних копалин, у будівництві. Завдяки їм суттєво знижуються трудовитрати, необхідні реалізації поставлених завдань.

Вибухова речовина - це хімічна суміш, яка під дією певних умов, що легко досягаються, вступає в бурхливу хімічну реакцію, що призводить до швидкого виділення енергії і великої кількості газу. За своєю природою вибух такої речовини подібний до горіння, тільки протікає воно з величезною швидкістю.

Зовнішні дії, які можуть спровокувати вибух, бувають такими:

механічні дії (наприклад, удар);
хімічний компонент, пов'язаний з додаванням до вибухової речовини інших складових, які провокують початок вибухової реакції;
температурна дія (нагрівання вибухової речовини або потрапляння на неї іскри);
детонація від довколишнього вибуху.

Ступінь реакції на зовнішні дії

Ступінь реакції вибухової речовини на будь-який з впливів винятково індивідуальний. Так, деякі види пороху легко спалахують при нагріванні, але залишаються інертними під дією хімічних та механічних впливів. Тротил вибухає від детонації інших вибухових речовин, а до інших факторів він мало чутливий. Гримуча ртуть підривається при всіх видах впливів, а деякі вибухові речовини можуть навіть вибухати спонтанно, що робить такі склади дуже небезпечними та малопридатними для використання.

Як детонує вибухову речовину

Різні вибухові речовини вибухають дещо по-різному. Наприклад, для пороху характерна реакція швидкого займання з виділенням енергії протягом великого проміжку часу. Тому він використовується у військовій справі для надання швидкості патронам та снарядам без розриву їх оболонок.

При іншому типі вибуху (детонаційний) вибухова реакція поширюється по речовині з надзвуковою швидкістю і вона є причиною. Це призводить до того, що енергія виділяється у дуже короткий проміжок часу та з величезною швидкістю, тому металеві капсули розриває зсередини. Такий тип вибуху типовий таких небезпечних вибухових речовин, як гексоген, тротил, амоніт тощо.

Типи вибухових речовин

Особливості чутливості до зовнішніх впливів та показники вибухової потужності дозволяють розділити вибухові речовини на 3 основні групи: метальні, ініціюючі та бризантні. До метальних відносять різні види пороху. До цієї групи входять малопотужні вибухові суміші для петард та феєрверків. У військовій справі їх використовують для виготовлення освітлювальних та сигнальних ракет, як джерело енергії для патронів та снарядів.

Особливістю вибухових речовин, що ініціюють, є чутливість до зовнішніх факторів. При цьому у них невисока вибухова потужність та тепловиділення. Тому їх використовують як детонатор для бризантних і метальних вибухівок. Для виключення самопідриву їх ретельно пакують.

Бризантні вибухові речовини мають найбільшу вибухову потужність. Вони використовуються як начинки для бомб, снарядів, мін, ракет і т. д. Найбільш небезпечними є гексоген, тетрил, тен. Менш потужною вибуховою речовиною є тротил та пластид. Серед найменш потужних – аміачна селітра. Бризантні речовини з високою вибуховою потужністю мають і більшу чутливість до зовнішніх впливів, що робить їх ще більш небезпечними. Тому їх використовують у комбінації з менш потужними чи іншими компонентами, що призводять до зниження чутливості.

Параметри вибухових речовин

Відповідно до обсягів і швидкості енерго- і газовиділення всі вибухові речовини оцінюють за такими параметрами, як бризантність і фугасність. Бризатність характеризує швидкість енерговиділення, яка впливає на руйнівні здібності вибухової речовини.

Фугасність визначає величину виділення газів та енергії, а значить і кількість виробленої під час вибуху роботи.

За обома параметрами лідирує гексоген, який є найнебезпечнішою вибуховою речовиною.

Отже, ми спробували відповісти на запитання про те, що таке вибух. А також розглянули основні типи вибухів та способи класифікації вибухових речовин. Сподіваємося, що, прочитавши цю статтю, ви отримали загальне уявлення про те, що таке вибух.

Вибух – це процес, що швидко протікає фізичних і хімічних перетворень речовин, що супроводжується звільненням значної кількості енергії в обмеженому обсязі, в результаті якого в навколишньому просторі утворюється і поширюється ударна хвиля, здатна привести або призводить до виникнення надзвичайної ситуації техногенного характеру. Внаслідок вибуху речовина, що заповнює об'єм, перетворюється на сильно нагрітий газ або плазму з дуже високим тиском, що зумовлює утворення та розповсюдження у навколишньому середовищі ударної хвилі. Вибух відбувається при хімічних реакціях, електричному розряді, вплив променя світла (від квантового генератора) на різні матеріали, ядерних реакціях поділу та синтезу.

Вибух застосовують у військовій (при веденні військових дій) та гірничій справі (при видобутку корисних копалин), у будівництві (при створенні фундаментів та руйнуванні старих споруд), машинобудуванні (вибухове зварювання, вибухове штампування), нафтогазохімії (при виконанні технологічних операцій, створенні підземних) сховищ), при знищенні хімічно та біологічно небезпечних речовин та ін.

Останнім часом вибухи стали одним із основних видів терористичних впливів. Вражаючими факторами вибухів є ударна світлова, теплова та радіаційна хвилі, здатні створити загрозу життю та здоров'ю людей, завдати шкоди господарським та іншим об'єктам та стати джерелом надзвичайних ситуацій.

Читайте додатковий матеріал:

Розрізняють кілька видів вибухів:

фізичний вибух - Викликаний зміною фізичного стану речовини. Внаслідок такого вибуху речовина перетворюється на газ з високим тиском та температурою;
хімічний вибух - Викликаний швидким хімічним перетворенням речовин, при якому потенційна хімічна енергія переходить в теплову і кінетичну енергію продуктів вибуху, що розширюються;
ядерний вибух - потужний вибух, викликаний вивільненням ядерної енергії або ланцюговою реакцією поділу важких ядер, що швидко розвивається, або термоядерною реакцією синтезу ядер гелію з більш легких ядер;
– що у результаті порушення технології виробництва, помилок обслуговуючого персоналу чи помилок, допущених під час проектування;
вибух пилоповітряної суміші – коли початковий ініціюючий імпульс сприяє обуренню пилу чи газу, що призводить до наступного потужного вибуху;
вибух судини під високим тиском - вибух судини, в якій в робочому стані зберігаються стиснуті під високим тиском гази або рідини, або вибух, в якому тиск зростає в результаті зовнішнього нагріву або самозаймання суміші, що утворилася всередині судини;
об'ємний вибух – детонаційний або дефлаграційний вибух газоповітряних, пилоповітряних та пилегазових хмар.

Внаслідок вибуху. утворюються сильно нагрітий газ або плазма з дуже високим тиском з великою силою впливають на навколишнє середовище, викликаючи його рух. Породжений вибухом рух, при якому відбувається різке підвищення тиску, щільності та температури середовища, називають вибуховою хвилею. Фронт вибухової хвилі поширюється серед з великою швидкістю, у результаті область, охоплена рухом, швидко розширюється. Виникнення вибухової хвилі є характерним наслідком вибуху у різних середовищах.

Якщо середовище відсутнє, тобто. вибух відбувається у вакуумі, енергія перетворюється на кінетичну енергію що розлітаються на всі боки із великою швидкістю продуктів вибуху. За допомогою вибухової хвилі (або продуктів, що розлітаються у вакуумі) вибуху справляє механічний вплив на об'єкти, розташовані на різних відстанях від місця вибуху.

У міру віддалення від місця вибуху механічна дія вибухової хвилі слабшає. Різноманітні види вибухів розрізняються фізичною природою джерела енергії та способом її визволення. Типовими прикладами є вибухи хімічних вибухових речовин. Вони мають здатність до швидкого хімічного розкладання, при якому енергія міжмолекулярних зв'язків виділяється у вигляді теплоти. Їх характерно збільшення швидкості хімічного розкладання у разі підвищення температури. При порівняно низькій температурі хімічне розкладання протікає дуже повільно, отже вибухові речовини протягом багато часу може зазнавати помітного зміни у своєму стані. У цьому випадку між вибуховими речовинами і навколишнім середовищем встановлюється теплова рівновага, при якому невеликі кількості теплоти, що безперервно виділяються, відводяться за межі речовини за допомогою теплопровідності.

Якщо створюються умови, за яких теплота, що виділяється, не встигає відводитися за межі вибухової речовини, то завдяки підвищенню температури розвивається процес хімічного розкладання, що самоприскорюється, який називається тепловим вибухом. У зв'язку з тим, що теплота відводиться через зовнішню поверхню вибухової речовини, а її виділення відбувається у всьому обсязі речовини, теплова рівновага може бути порушена при збільшенні загальної маси вибухової речовини. Ця обставина враховується під час зберігання вибухових речовин.

Можливий інший процес здійснення вибуху, при якому хімічне перетворення поширюється вибуховою речовиною послідовно, від шару до шару у вигляді хвилі. Передній фронт такої хвилі, що рухається з великою швидкістю, являє собою ударну хвилю - різкий (стрибкоподібний) перехід речовини з вихідного стану в стан з дуже високими тиском і температурою. Вибухова речовина, стиснута ударною хвилею, перебуває у стані, у якому хімічне розкладання протікає дуже швидко.

В результаті область, в якій звільняється енергія, виявляється зосередженою в тонкому шарі, що прилягає до ударної поверхні хвилі. Виділення енергії забезпечує збереження високого тиску ударної хвилі на постійному рівні. Процес хімічного перетворення вибухової речовини, що вводиться ударною хвилею та супроводжується швидким виділенням енергії, називається детонацією. Детонаційні хвилі поширюються вибуховими речовинами з дуже великою швидкістю, що завжди перевищує швидкість звуку у вихідній речовині. Наприклад, швидкості хвиль детонації у твердих вибухових речовинах становлять кілька кілометрів на секунду. Тонна твердої вибухової речовини може перетворитися таким способом на щільний газ з дуже високим тиском за 10-4 с. Тиск у газах, що утворюються при цьому, перевищує в кілька сотень тисяч разів атмосферний. Дія вибуху хімічної вибухової речовини може бути посилена у певному напрямку шляхом застосування зарядів вибухових речовин спеціальної форми.

До Ст, пов'язаним з більш фундаментальними перетвореннями речовин, відносяться ядерні. При ядерному вибуху відбувається перетворення атомних ядер вихідної речовини на ядра ін. елементів, яке супроводжується звільненням енергії зв'язку елементарних частинок (протонів і нейтронів), що входять до складу атомного ядра.

Заснований на можливості певних ізотопів важких елементів урану або плутонію до поділу, при якому ядра вихідної речовини розпадаються, утворюючи ядра більш легких елементів. При розподілі всіх ядер, що містяться в 50 г урану або плутонію, звільняється така ж кількість енергії, як і при детонації 1000 т тринітротолуолу, так що ядерне перетворення здатне зробити вибух величезної сили. Розподіл ядра атома урану чи плутонію може статися внаслідок захоплення ядром одного нейтрона. Істотно, що в результаті розподілу виникає кілька нових нейтронів, кожен з яких може спричинити розподіл інших ядер.

В результаті кількість поділів буде дуже швидко наростати (за законом геометричної прогресії). Якщо прийняти, що з кожному акті поділу число нейтронів, здатних викликати поділ ін. ядер, подвоюється, то менш як 90 актів поділу утворюється таку кількість нейтронів, якого досить поділу ядер, які у 100 кг урану чи плутонію. Час, необхідний розподілу цієї кількості речовини, складе ~ 10-6 з. Такий процес, що самоприскорюється, називається ланцюговою реакцією. Насправді в повному обсязі нейтрони, що утворюються при розподілі, викликають розподіл ін. ядер. Якщо загальна кількість речовини, що ділиться мало, то більшість нейтронів виходитиме за межі речовини, не викликаючи поділу. У речовині, що ділиться, завжди є невелика кількість вільних нейтронів, проте ланцюгова реакція розвивається лише в тому випадку, коли число новостворених нейтронів буде перевищувати число нейтронів, які не виробляють поділу. Такі умови створюються, коли маса речовини, що ділиться, перевищує т.зв. критичну масу. Вибух відбувається при швидкому з'єднанні окремих частин речовини, що ділиться (маса кожної частини менше критичної) в одне ціле із загальною масою, що перевищує критичну масу, або при сильному стиску, що зменшує площу поверхні речовини і тим самим зменшує кількість нейтронів, що виходять назовні. Для створення таких умов зазвичай використовують вибух хімічної вибухової речовини.

Існує інший тип ядерної реакції - реакція синтезу легких ядер, що супроводжується виділенням великої кількості енергії. Сили відштовхування однойменних електричних зарядів (всі ядра мають позитивний електричний заряд) перешкоджають перебігу реакції синтезу, тому для ефективного ядерного перетворення такого типу ядра повинні мати високу енергію. Такі умови можуть бути створені нагріванням до дуже високої температури. У зв'язку з цим процес синтезу, що протікає за високої температури, називають термоядерною реакцією. При синтезі ядер дейтерію (ізотопу водню 2Н) звільняється майже в 3 рази більше енергії, ніж при розподілі такої ж маси урану. Необхідна для синтезу температура досягається при ядерному вибуху урану чи плутонію. Таким чином, якщо помістити в одному і тому ж пристрої речовина, що ділиться, і ізотопи водню, то може бути здійснена реакція синтезу, результатом якої буде вибух величезної сили. Крім потужної вибухової хвилі, ядерний вибух супроводжується інтенсивним випромінюванням світла та проникаючої радіації.

У описаних вище типах вибухів звільнена енергія містилася спочатку як енергії молекулярної чи ядерної зв'язку речовині. Існують вибух, в яких енергія, що виділяється, підводиться від зовнішнього джерела. Прикладом такого вибуху може бути потужний електричний розряд у якомусь середовищі. Електрична енергія у розрядному проміжку виділяється у вигляді теплоти, перетворюючи середовище на іонізований газ з високими тиском та температурою. Аналогічне явище відбувається при протіканні потужного електричного струму металевим провідником, якщо сила струму виявляється достатньою для швидкого перетворення металевого провідника в пар. Явище вибуху виникає також за впливом на речовину сфокусованого лазерного випромінювання. Як один із видів вибуху, можна розглядати процес швидкого звільнення енергії, що відбувається в результаті раптового руйнування оболонки, що утримувала газ з високим тиском (наприклад, вибух балона зі стисненим газом). Вибух може статися при зіткненні твердих тіл, що рухаються назустріч один одному з великою швидкістю, наприклад, з космічною. При зіткненні кінетична енергія тіл перетворюється на теплоту внаслідок поширення по речовині потужної ударної хвилі, що у момент зіткнення. Швидкості відносного зближення твердих тіл, необхідні для того, щоб в результаті зіткнення речовина повністю перетворилася на пару, вимірюються десятками км/с, тиски, що розвиваються при цьому, становлять мільйони атмосфер.

У природі існує багато явищ, що супроводжуються вибухами: потужні електричні розряди в атмосфері під час грози (блискавки), раптове виверження вулканів, падіння на поверхню Землі великих метеоритів. В результаті падіння Тунгуського метеорита (1907) стався вибух, еквівалентний за кількістю енергії вибуху, що виділилася ~ 107 т тринітротолуолу.

Ст знайшли широке застосування в наукових дослідженнях і в промисловості. Вони дозволили досягти значного прогресу у вивченні властивостей газів, рідин та твердих тіл при високих тисках та температурах. Дослідження вибухів відіграє важливу роль у розвитку фізики нерівноважних процесів, що вивчає явища перенесення маси, імпульсу та енергії у різних середовищах, механізми фазових переходів речовини, кінетику хімічних реакцій тощо. Під впливом вибуху можуть бути досягнуті такі стани речовин, які виявляються недоступними при інших способах дослідження. Потужний стиск каналу електричного розряду за допомогою вибуху хімічної речовини дозволяє отримувати протягом короткого проміжку часу магнітні поля величезної напруженості [до 1,1 Га/м (до 14 млн. е)]. Інтенсивне випромінювання світла при вибуху хімічної вибухової речовини в газі може використовуватися для збудження квантового квантового генератора (лазера). Під дією високого тиску, що створюється при детонації вибухової речовини, здійснюються вибухове штампування, вибухове зварювання та вибухове зміцнення металів.

Вибухи широко застосовують при розвідці корисних копалин. Відбиті від різних верств сейсмічні хвилі (пружні хвилі в земній корі) реєструються сейсмографами. Аналіз сейсмограм дає можливість зробити висновок про залягання нафти, газу та інших. корисних копалин. Вибухи так само широко використовують при розтині та розробці родовищ корисних копалин. Без вибухових робіт не обходиться практично жодне будівництво гребель, доріг та тунелів у горах.

Однак неконтрольовані та несанкціоновані вибухи будь-якої природи є джерелами виникнення аварійних та катастрофічних ситуацій на більшості потенційно небезпечних об'єктів цивільного та оборонного призначення, при виникненні небезпечних природних процесів на Землі, Сонці або на інших космічних об'єктах.

Основними методами попередження та запобігання вибуху. є багато методів протиаварійного захисту, що забезпечують підвищену вибухостійкість будівель, споруд, судин тиску, трубопроводів, об'єктів гірничих виробок, військових складів, зерносховищ, хвостосховищ, виробництв вибухових речовин хімічної та ядерної природи.

Основою обґрунтування вибухостійкості є загальна теорія вибуху, що дає уявлення про всі супутні їм вражаючі фактори.

До досить надійних засобів захисту від вибуху відносяться бункери, контайменти, скафандри, що створюють бар'єри для ударної, теплової, світлової хвиль і радіації, а також спеціальні системи з орієнтованими багатоосередковими руйнуваннями, що гасять ударні хвилі.

Питання ліквідації наслідків вибуху різної природи та в різних середовищах є великою галуззю наукових досліджень та практичних розробок провідних відомств країни (Міноборони Росії, МНС Росії, Мінтрансу Росії, МПР Росії та ін.), а також академічних та галузевих наукових інститутів, конструкторських та технологічних бюро , органів державного нагляду