Eksplozija je proces brzog stvaranja, odnosno oslobaanja toplotne energije, praena pojavom gasovitih produkata pod pritiskom veim od pritiska okolne sredine, usled ega dolazi do irenja produkata i tom se prilikom deo oslobodene energije pretvara u rad.House Explosion.flv EXPLOSIONS.flv 1b.gif 2b.gif urbanblast.flv

Iako je svaka eksplozija praena oslobaanjem energije, eksploziju ne karakterie koliina osloboene energije, ve brzina kojom se ova energija oslobada, tj. koliina energije osloboena u jedinici vremena. Na primer, pri eksploziji 1 kg trinitrotoluola (TNT-a) oslobaa se svega 4186 kJ. Ova koliina energije je mnogo manja od energije koja se oslobodi sagorevanjem 1 kg benzina od oko 46046 kJ, pa ak i drveta ili lignita 837212600 kJ. Medutim, u sluaju trinitrotoluola oslobaanje ovih 4186 kJ poprima karakter eksplozivnog sagorevanja zbog vrlo kratkog vremena (oko stohiljaditog dela sekunde (10-5 s)) za koje se pomenuta koliina energije oslobodi.EKSPLOZIJA

Eksplozije se najee klasifikuju na:fizikenuklearne i hemijske eksplozije.U fizike eksplozije spadaju na primer, eksplozija suda u kome se uva gas pod pritiskom ili eksplozija parnog kotla.Nuklearne eksplozije predstavljaju brzo oslobadanje ogromne koliine energije to je uslovljeno reakcijama koje se deavaju prestruktuiranjem u jezgrima atomskih aktivnih elemenata. Razlikuju se dva tipa reakcija:fisija - cepanje tekih atomskih jezgara (plutonijtim, uran)fuzija - spajanje atomskih jezgara lakih elemenata (teki vodonik - deuterijum, litijum)U oba sluaja dolazi do oslobaanja energije.VRSTE EKSPLOZIJA

Hemijske eksplozije se deavaju pri aktiviranju hemijskih eksploziva a praene su brzim oslobaanjem energije i gasovitih produkata.

Hemijski eksplozivi predstavljaju materije ija je osnovna karakteristika da mogu detonirati pod odredenim uticajem, to se u krajnjem sluaju svodi na takozvanu minimalnu energiju aktivacije.

Hemijska eksplozija je definisana kao proces brzog pretvaranja hemijske energije u toplotnu, pri emu su produkti detonacije uglavnom u gasovitom stanju sa zapreminom koja je i do hiljadu puta vea u odnosu na prvobitan kondezovan eksploziv. Porast pritiska je takode neizbean pratilac eksplozije, a javlja se kao posledica istovremenog oslobaanja toplote i velike koliine gasovitih produkata razlaganja.

Da bi dolo do hemijske eksplozije treba da budu ispunjeni sledei uslovi:

proces hemijske reakcije mora se odvijati veoma brzo,proces hemijskih prestruktuiranja mora biti praen oslobaanjem energije, koja se naziva toplota eksplozije,proces eksplozije mora biti praen oslobaanjem gasovitih produkata to obezbeduje rast pritiska,proces eksplozije zapoet na jednom mestu mora ii do kraja dok ne detonira celokupna masa eksploziva.

Eksplozivna materija je hemijsko jedinjenje ili homogena meavina hemijskih jedinjenja koja ima osobinu da za veoma kratki vremenski interval razvije veliku koliinu gasovitih produkata zagrejanih na visokoj temperaturi (1500-45000C), odnosno koja ima osobinu da se pod uticajem spoljanjeg podstreka (izvora paljenja) naglo razlae uz istovremeno razvijanje velike koliine gasovitih produkata i toplote.U sastav eksplozivnih materija, sa izuzetkom inicijalnih eksploziva, ulaze ugljenik, vodonik, kiseonik i azot. Pri tome je od posebne vanosti to atomi kiseonika nisu direktno vezani za atome ugljenika i vodonika. Jedinjenja kod kojih su atomi kiseonika vezani direktno sa atomima ugljenika i vodonika (skrob, eer), su energetski stabilna pa se kod njih daljom transformacijom ne moe da postigne izrazitije oslobaanje energije. U jedinjenjima koja imaju osobine eksploziva, kiseonik je vezan najee za azot, pa se u prvoj fazi kida veza kiseonika i azota, a zatim se kiseonik vezuje za ugljenik i vodonik, odnosno vri se oksidacija ugljenika i vodonika.EKSPLOZIVNA MATERIJA

Prema hemijskom sastavu sve eksplozivne materije se dele na:

eksplozivna jedinjenja, ieksplozivne smee.

Osnovna razlika izmedu eksploziva i goriva je u tome to za proces gorenja treba dovesti vazduh, a kod eksploziva je kiseonik ukljuen u njegov sastav. Kod eksplozivnih jedinjenja kiseonik potreban za oksidaciju je ugraden u isti molekul sa gorivim elementima ugljenikom i vodonikom. Naime, kod eksplozivnog jedinjenja gorivo i oksidator su u sklopu njegovog molekula. Do momenta pobuivanja detonacije oni su obino rastavljeni atomima elemenata koji najee ne uestvuju u detonacionom preobraaju eksplozivnog jedinjenja. To su najee atomi slabo reaktivnog azota.

Na slici je ematski prikazan proces hemijske reakcije eksplozivnog sagorevanja.

Do razlaganja dolazi putem saoptavanja odreene energije aktivacije koja je karakteristina za svaki eksploziv. Ukoliko se poe od opte elementarne stmkture eksploziva koju cine atomi ugljenika (C), vodonika (H), kiseonika (O) i azota (N), nakon aktivacije dolazi do prestruktuiranja aktivnih atomskih grupa u termodinamiki stabilnija jedinjenja. Gorivi elementi i oksidator se sjedinjavaju i obrazuju vodenu paru (H2O) i ugljendioksid (CO2) a atomi azota koji su ih razdvajali do momenta aktivacije se obino izdvajaju u slobodnom elemetarnom stanju.

Razlaganje trinitrotoluola (TNT-a C7H5N3O6)

Eksplozivne smee u osnovi sainjavaju gorive i oksidacione komponente koje se odreenom tehnologijom umeavanja i homogenizacije dovode u to blii kontakt. Obino sadre i odreen procenat eksplozivnog jedinjenja koje ima prvenstveno funkciju senzibilizatora, koje prvo poinje da se razlae pri dovodenju energije za aktiviranje. Najee korieni senzibilizatori su trinitrotoluol (TNT) i nitroglicerin (NG).Kao eksplozivne smee javljaju se: klasini privredni eksplozivi, pirotehnike smee, barutne smee, smec gasova i prahova, savremeni privredni eksplozivi itd.

Kod mnogih eksploziva materija potpuno prelazi u gasovito stanje, dok je kod nekih ovaj prelaz delimian, tj. u produktima eksplozije pored gasova nalaze se i materije u vrstom stanju.

KALSIFIKACIJA EKSPLOZIVNIH MATERIJA U praksi postoji klasifikacija eksplozivnih materija prema agregatnom stanju, osobinama i nameni.Prema agregatnom stanju eksplozivne materije se dele:

vrste tene, i gasovite.

Koncentracija energije je najmanja kod gasovitih eksploziva (smee zapaljivih gasova sa vazduhom, na primer smee metana sa vazduhom, eksplozivne praine). Zbog male energije pritisci eksplozije gasovitih eksplozivnih materija nisu veliki.

Tene eksplozivne materije nee se razmatrati jer su suvie opasne za praktinu upotrebu.

vrste eksplozivne materije u zavisnosti od osobina i namene, dele se u tri osnovne grupe:

inicijaine ili primarne, pogonske i razorne ili sekundarne eksplozive.

PODELA HEMIJSKIH EKSPLOZIVA

Inicijalni eksplozivi iniciraju razlaganje pogonskih i razornih eksploziva. Razorne eksplozive dovode do detonacije a pogonske eksplozive do paljenja. Inicijalne eksplozive karakterie velika osetljivost na udar i trenje. Jedna od vanih karakteristika pomenute vrste eksploziva je brz prelazak iz faze gorenja u fazu detonacije. Dovoljna je i sasvim mala pripaljena koliina ovog eksploziva u lstom stanju da bi odmah dolo do detonacije. Pomenuta karakteristika inicijalnih eksploziva iskoriena je kod detonatorske rudarske kapisle, gde se aktiviranje vri putem sporogorueg tapina ili elektrinim putem. Proces gorenja prelazi u detonaciju i kapisla daje snaan inicijaini impuls koji aktivira eksploziv u kome je smeten detonator.

Najee korieni inicijaini eksplozivi su: fulminat ive - Hg(ONC)2, olovo azid - Pb(N3)2 olovotrinitrorezorcihat - C6H(N02)3O2xPbxH2OINICIJALNI EKSPLOZIVI

KARAKTERISTIKE FULMINATA IVE I OLOVO AZIDA

POGONSKI EKSPLOZIVI Pogonski eksplozivi obezbeduju energiju za pogon razliitih vrsta projektila. Oni sagorevaju a ne detoniraju.Najee korieni pogonski eksplozivi su:

crni barut, kompozitni baruti, nitroglicerinski baruti, i nitrocelulozni baruti.

Kompozitni baruti predstavljaju smee neorganskih oksidatora sa organskim gorivima.

Crni barut se sastoji od sledeih komponenata:

drveni ugalj (64-80 %) kao gorivi sastojak, alitra (kalijumnitrat) (5-25 %) kao nosioc kiseonika, sumpor (5-30 %) kojim se olakava paljenje jer je njegova temperatura paljenja 240 C dok je temperatura paljenja drvenog uglja 400C.

U praksi je najea primena crnog baruta koji se sastoji od 75 % alitre, 15 % drvenog uglja i 10 % sumpora.

Baruti mogu svoju energiju da saopte (predaju) na dva naina:

barut moe sagoreti u samom oruu. Topovski ili puani barut moe posluiti kao primer sagorevanja u oruu gde se oslobaaju zagrejani gasoviti produkti i svoju toplotnu energiju pod velikim poetnim pritiskom (2000 bar) predaju zrnu koje se izbacuje kroz cev projektil sa sobom nosi pogonsko gorivo koje sagoreva tokom njegovog kretanja.

RAZORNI EKSPLOZIVI Osnovni vid razlaganja razornih eksploziva je detonacija.

Dele se prema nameni na: vojne i civilne (privredne) eksplozive.

Veina vojnih eksploziva su ista hemijska jedinjenja ili smea dva hemijska jedinjenja, kao na primer:

trinitrotoluol - trotil (TNT) (C7H5N3O6) pentrit (PETN) (C(CH2ONO2)4-C5H8N4O12) heksogen (RDX) (C3H6N6O6)

KARAKTERISTIKE HEKSOGENA I TROTILA

Svi privredni eksplozivi su smee vie hemijskih jedinjenja.

Upotreba velikog broja moguih smea je ograniena, jer je za praktino korienje, neophodno da privredni eksplozivi ispune zahteve:

da su sigurni pri rukovanju i transportu, odnosno da nisu preterano osetljivi, da imaju temperaturu paljenja iznad 160 C, da pri zagrevanju na 75 C izdrc najmanje 48 sati, da su sposobni da se sigumo iniciraju, da su sposobni za sigurno prenoenje detonacije od patrone napatronu u minskoj rupi, da imaju uravnoteen ili blago pozitivan bilans kiseonika, da u produktima razlaganja ne sadre ugljenmonoksid i azotne okside, da su dovoljno jeftini.

Privredni eksplozivi su najee smee tri jedinjenja:

oksidatora kao nosioca atoma kiseonika. Kao oksidator obino se koristi amonijumnitrat (AN) (NH4NO3),goriva kao nosioca atoma ugljenika i vodonika. Kao gorivo se koristi drveno brano, treset, razna ulja, aluminijum i slino,senzibilizatora za obezbedivanje detonacije. Eksplozivi na bazi amonijumnitrata bili bi slabo osetljivi na inicijaciju kada bi se sastojali samo od oksidatora i goriva. Da bi im se poveala osetljivost dodaju se senzibilizatori (najee nitroglicerin, ist ili u smei sa nitroglikolom i trinitrotoluol) sa najmanje 6 % u sastavu privrednih eksploziva, ime se obezbeuje potpuna detonacija.

Reakcije razlaganja amonijumnitrata i amonijumnitrata i trinitrotoluola za vreme eksplozije: 2NH4NO3 4H2O + N2 + O2 + Q

21NH4NO3 + C7H5(NO2)3 12CO2 + 47H2O + 24N2 + Q

KARAKTERISTIKE NITROGLICERINA (osnovna komponenta privrednih eksploziva)

NAJVANIJE PROSENE VREDNOSTI PRIVREDNIH EKSPLOZIVA

Postoje tri velike familije privrednih eksploziva:

ANFO eksplozivi - vrste eksplozivne materijeSLURRY eksplozivi - od teljivo-putljivih do plastino-gumastog stanjaAmonijumnitritni trinitrotoluol - prakasti eksplozivi.

ANFO eksplozivi - amonijumnitratni uljni eksplozivi

Osnovna komponenta ANFO eksploziva je amonijumnitrat - gorivo ulje. Postojanost prema vodi je slaba. Ovaj nedostatak se moe otkloniti ako se isporuuju u patronama sa plastinim crevom.Primenjuju se kod povrinskih radova, dok je kod podzemnili radova upotreba ograniena. Ne mogu se koristili tamo gde se javlja metan ili ugijena praina.

SLURRY eksplozivi - vodoplastini eksplozivi

SLURRY eksplozivi kao tenu komponentu u svom sastavu sadre vodu. Ostale sastavne komponente ovih eksploziva su najee amonijumnitrat i natrijumnitrat kao oksidacione soli, zatim eksplozivne materije nitroaromatskog ili nitroestarskog porekla u vrstom stanju kao senzibilizatori i metalni prahovi kao visokoenergetsko gorivo.

Imaju kaasto-plastinu konzistenciju, veliku gustinu i odlinu vodo-otpornost.

Prisustvo vode smanjuje osetljivost na udar i trenje to poveava sigurnost pri upotrebi. Iniciranje ovih eksploziva vri se preko detonatorskog pojanika (bustera).

Amonijumnitritni trinitrotoluol - prakasti eksplozivi

Amonijumnitritni trinitrotoluoli su prakasti eksplozivi izradeni na bazi amonijumnitrata (oksidaciona so), nitroaromata (TNT) kao senibilizatora, organskih gorivih materija i sredstava koja tite eksploziv od vlage i stvrdnjavanja.Sposobnost za prijem detonacionog impulsa je dobra pa se mogu inicirati detonatorskom kapislom br. 6. Za privredna miniranja preporuuje se rudarska kapisla br.8 ili detonirajui tapin.Kako je amonijumnitrat rastvorljiv u vodi svi prakasti eksplozivi su neotporni na uticaj vode. Ova vrsta eksploziva se primenjuje kod svih povrinskih miniranja. Koriste se i za miniranje pod zemljom, sa izuzetkom rudnika gde se pojavljuje metan ili opasna ugljena praina.

BILANS KISEONIKA Da bi se procenilo dejstvo nekog eksploziva potrebno je poznavati osnovne termohemijske pokazatelje eksploziva, kao to su: toplotni efekat, zapremina produkata eksplozije, temperatura produkata eksplozije, i pritisak produkata eksplozije.

Sastav produkata eksplozije u velikoj meri zavisi od koliine kiseonika, odnosno da li se proces odvija u viku, odnosno manjku kiseonika, tj. razlike izmeu ukupne koliine kiseonika koji ulazi u sastav eksploziva i koliine kiseonika potrebnog za potpunu oksidaciju ugljenika i vodonika, kao i drugih komponenata eksploziva koje se lako oksidiu (na primer aluminijum).

Bilans kiseonika je broj koji oznaava koliko grama kiseonika preostaje ili nedostaje za potpunu oksidaciju ugljenika i vodonika i drugih gorivih elemenata, pri eksploziji 100 g eksploziva.

Ako bruto formulu jednog eksplozivnog sastava (jedinjenja) napiemo u obliku CaHbcd , tada se bilans kiseonika, B.K., moe izraunati na osnovu izraza:

gde su: a - broj atoma ugljenika, b - broj atoma vodonika, c - broj atoma azota, d - broj atoma kiseonika, MC - molarna masa ugljenika, H - molarna masa vodonika, MN - molarna masa azota, i MO - molarna masa kiseonika.

esto se u razliitim eksplozivnim smeama (materijama) kao goriva materija osim ugljenika i vodonika nalazi i aluminijum koji se dodaje u vidu finijeg ili grubljeg praha. Opta formula eksplozivnih materija pomenutog sastava ima oblik CaHbcdAle, pa izraz za bilans kiseonika dobija oblik:

gde je e broj atoma aluminijuma.

U pogledu bilansa kiseonika razlikuju se:

eksplozivne materije sa pozitivnim bilansom kiseonika, eksplozivne materije sa bilansom kiseonika jednakom nuli (uravnoteen bilans), i eksplozivne materije sa negativnim bilansom kiseonika.

KISEONINI KOEFICIJENT

Bilans kiseonika se veoma esto izraava u vidu kiseoninog koeficijenta.

Kiseonini koeficijent predstavlja odnos raspoloivog kiseonika koji ulazi u sastav eksploziva prema kiseoniku koji je potreban za potpunu oksidaciju svih gorivih elemenata eksplozivne materije.

Za razliku od bilansa kiseonika koji moe imati pozitivnu ili negativnu vrednost, kiseonini koeficijent ima uvek pozitivnu vrednost i predstavlja stepen zasienosti eksploziva kiseonikom.

Polazei od bruto formule eksploziva CaHbcd , kiseonini koeficijent A, se moe izraunati na osnovu izraza:

U sluaju kada eksplozivna materija ima u svom sastavu aluminijum(CaHbcdAle), kiseonini koeficijent se izraunava na osnovu izraza:

EKSPLOZIVNE MATERIJE SA POZITIVNIM BILANSOM KISEONIKA

Eksplozivne materije sa pozitivnim bilansom kiseonika su one materije koje u svom sastavu sadre dovoljnu koliinu kiseonika za potpunu oksidaciju ugljenika i vodonika, to znai da e za vreme eksplozije ugljenik i vodonik biti potpuno oksidovani u ugljendioksid i vodu (vodenu para) i da e u gasovitim produktima eksplozije biti i slobodnog kiseonika.

Prema tome, pri eksplozivnom razlaganju ovih eksplozivnih materija produkti razlaganja su CO2, H2O i azot i kiseonik koji se izdvajaju u elementarnom stanju.

Primer eksplozivne materije sa pozitivnim bilansom kiseonika je nitroglicerin (C3H5(ONO2)3-C3H5N3O9) koji se razlae prema jednaini:

C3H5N3O9 3CO2 + 2,5H2O + 1,5N2 + 0,25O2 + Q (6366 kJ/kg).

Bilans kiseonika nitroglicerina (C3H5N3O9): ili prema jednaini razlaganja: Kiseonini koeficijent nitroglicerina (C3H5N3O9):

EKSPLOZIVNE MATERIJE SA URAVNOTEENIM BILANSOM KISEONIKA I kod eksplozivnih materija kod kojih je bilans kiseonika jednak nuli dolazi do potpune oksidacije ugljenika i vodonika, ali eksplozivna materija ne sadri vie kiseonika nego to je potrebno za potpunu oksidaciju, tako da u produktima eksplozije nema slobodnog kiseonika. Prema tome, produkti razlaganja su CO2, H2O i N2.

Primer eksplozivne materije sa pozitivnim bilansom kiseonika je nitroglikol (C2H4N2O6) koji se razlae prema jednaini:

C2H4N2O6 2CO2 + 2H2O + N2 + Q (7000 kJ/kg).

Bilans kiseonika nitroglikola (C2H4N2O6):

EKSPLOZIVNE MATERIJE SA NEGATIVNIM BILANSOM KISEONIKA Za eksplozivne materije sa negativnim bilansom kiseonika karakteristino je to nemaju dovoljno kiseonika za potpunu oksidaciju svih gorivih elemenata. Kod ove vrste eksplozivnih materija treba razlikovati:

eksplozivne materije sa umereno negativnim bilanskom kiseonika, i eksplozivne materije sa jako negativnim bilanskom kiseonika.

Eksplozivne materije sa umereno negativnim bilanskom kiseonika

Kod eksplozivnih materija sa umereno negativnim bilanskom kiseonika produkti eksplozije, zbog nedovoljne koliine kiseonika za potpunu oksidaciju sadre pored CO2, H2O, N2, jo i CO i H2. Koji produkti e se obrazovati zavisi od sastava eksploziva i temperature, jer je odnos izmeu CO2, CO, H2O i H2 regulisan konstantom ravnotee vodenog gasa, Kw, koja zavisi od temperature, tj. sa poveanjem temperature reakcija ravnotee vodenog gasa se pomera sa desne na levu stranu i obrnuto

Predstavnici navedene grupe eksploziva su: heksogen (RDX) (C3H6N6O6), i pentrit - pentaeritritteatranitrat (PETN) (C5H8N4O12)

Bilans kiseonika heksogena (C3H6N6O6) :

Kiseonini koeficijent heksogena:

Bilans kiseonika pentrita (C5H8N4O12) :

Kiseonini koeficijent pentrita:

Eksplozivne materije sa jako negativnim bilanskom kiseonika Kod eksplozivnih materija sa jako negativnim bilansom kiseonika u produktima eksplozije pored CO i H2 javljaju se i drugi produkti, pored ostalih i ugljenik u obliku ai. Tipian predstavnik ove grupe eksploziva je trinitrotoluol (TNT) (O7H5N3O6) ija jednaina eksplozivnog sagorevanja ima oblik:

C7H5N3O6 2,5H2O + 3,5CO + 3,5C + l,5N2 +Q (4200 kJ/kg)

Eksplozivne materije sa negativnim bilansom kiseonika ne smeju se upotrebljavati za radove pod zemljom zbog pojave otrovnih gasova.

Sastav produkata eksplozije osim to u najveoj meri zavisi od bilansa kiseonika, zavisi i od drugih faktora, kao to su: sistem pobudivanja, gustine eksploziva, granulacije, i sadraja vlage, itd.

Bilans kiseonika je od znaaja za privredne eksplozive jer se ne dozvoljava pojava otrovnih gasova, to je za vojne eksplozive beznaajno.

Izraunavanje karakteristika eksploziva vri se na osnovu standarda SRPS H.D8.012, koji propisuje nain izraunavanja teorijskih karakteristika eksploziva i to: produkta eksplozije gasne zapremine produkata eksplozije toplote produkata eksplozije temperature produkata eksplozije za eksplozive sa uravnoteenim, pozitivnim ili negativnim bilansom kiseonika.

Izraunavanje se vri na osnovu jednaine razlaganja, polazei od elementarnog sastava eksploziva datog recepturom i odnosi se na 1 kg eksploziva ne raunajui omota patrone (parafinisani papir, polietilen ...).IZRAUNAVANJE KARAKTERISTIKA EKSPLOZIVA

Produkti eksplozije prema SRPS H.D8.012

Gasna zapremina produkata eksplozije je zapremina gasovitih produkata nastalih eksplozijom 1 kg eksploziva, izraena u litrima i svedena na temperaturu od 20 C i pritisak od 1 bar, tj. 101325 Pa.

V0 = 24.04n,gde je n broj molova nastalog gasovitog produkta pri eksploziji 1 kg eksploziva:

n = m / MGasne zapremine privrednih eksploziva kreu se u granicama 700-900(1100) l/kg.GASNA ZAPREMINA PRODUKATA EKSPLOZIJE

U procesu eksplozije dolazi do pretvaranja potencijalne hemijske energije eksplozivne materije u toplotnu energiju, a zatim u mehaniki rad koji obavljaju zagrejani i komprimovani produkti eksplozije tokom irenja.Eksplozija je uvek praena pozitivnim toplotnim efektom. Toplotna energija koja se oslobodi za vreme eksplozije naziva se toplota eksplozije. Ona se obino rauna za 1 kg eksplozivne materije, ree za 1 mol, to znai da je njena jedinica [kJ/kg] ili [kJ/mol].Toplota eksplozije Qv je toplota osloboena eksplozijom 1 kg eksploziva pri stalnoj zapremini, odnosno bez obavljanja rada. Pri tome se uzima da je nastala voda u gasovitom stanju (vodena para). Izraunava se na osnovu izraza: gde su: Qp1 - toplota stvaranja (obrazovanja) komponenata eksploziva uz konstantni pritisak od101325 Pa na temperaturi od 20 0C Qp2 - toplota stvaranja (obrazovanja) produkata eksplozije uz konstantni pritisak od 101325 Pa na temperaturi od 20 0CTOPLOTA EKSPLOZIJE

Za odredivanje toplote eksplozije, obino se koristi Hesov zakon, po kome je promena unutranje energije jednog izolovanog sistema jednoznana funkcija parametara stanja sistema. Prema ovom zakonu toplotni efekat reakcije (Qv ili Qp) ne zavisi od puta po kome se ona odvija, ve zavisi samo od pocetnog i krajnjeg stanja sistema, tj. ako se od jednih te istih polaznih materija dobijaju razliitim putevima isti krajnji produkti, ukupna koliina osloboene toplote bie jednaka, nezavisno od puteva preobraaja do krajnjeg stanja.

Radi prelaska iz stanja 1 u stanje 3 mogu se koristiti dva puta. Prvi: Od slobodnih elemenata moemo najpre dobiti eksploziv, i toplotni efekat te reakcije oznaiti kao Q1-2 (toplota obrazovanja eksplozivne materije). Posle toga eksploziv sagorevamo u atmosferi kiseonika pri emu dobijamo proizvode sagorevanja eksplozivne materije, uz oslobadanje toplote sagorevanja oznaene sa Q2-3. Drugi: Polazimo od slobodnih elemenata iz kojih je sastavljena eksplozivna materija odgovarajuce koliine kiseonika neposredno dobijamo proizvode sagorevanja, tj. direktno prevodimo sistem iz stanja 1 u stanje 3. Pri ovome se oslobaa toplota koju oznaavamo kao Q1-3, a koja predstavlja toplotu obrazovanja produkata sagorevanja. Saglasno Hesovom zakonu algebarski zbir toplotnih reakcija pri prelazu sistema iz stanja 1 u stanje 3, po prvom putu je jednak toploti koja se oslobodi ako se reakcija odvija po drugom putu tj. Q1-2 + Q2-3 = Ql-3iz ega proizilazi da je toplota obrazovanja eksplozivne materije jednaka: Q1-2 = Q1-3 -Q2-3

Toplota eksplozije je jednaka razlici toplote stvaranja (obrazovanja) produkata eksplozije i toplote obrazovanja samog eksploziva.

Vrednosti toplota stvaranja (obrazovanja) pri temperaturi od 20 0C i pritisku od 101325 Pa, prema standardu SRPS H.D8.012, date su u tabeli 4.1.

Pri proraunu toplote eksplozije uobiajeno je da se toplote obrazovanja produkata eksplozije, kao i toplote stvaranja samog eksploziva uzimaju iz odgovarajuih termodinamikih tablica. Meutim, treba napomenuti da se u tim tablicama toplota obrazovanja najee iskazuje kao toplota reakcije pri stalnom pritisku, a kako se toplota uzima pri stalnoj zapremini, neophodno je izvriti odgovarajua preraunavanja, odnosno izvriti korekciju.Za preraunavanje se koristi izraz:

gde su:R - gasna konstantaT - apsolutna temperaturan1 - broj molova gasovitih komponcnti polaznc materijen2 - broj molova gasovitih produkata reakcije.

S obzirom da je za vrste i tene eksplozivne materije n1=0Qv = Qp + n2RTili Qv=Qp + AP(V2-V1)(4.4)gde su:A - mehaniki koeficijent toplote,P - krajnji pritisak produkata eksplozije,V1 - poetna zapremina produkata eksplozije, iV2 - krajnja zapremina produkata eksplozije.

Ako se uzme da se produkti eksplozije raire do atmosferskog pritiska i temperature od 20 0C i ako se zanemari V1 u odnosu na V2

izraz (4.4) dobija oblik:Qv = Qp + 2,4367n (4.5)odnosno: gde su:n - broj molova gasa koji se oslobaa eksplozijom 1 kg eksploziva, 427- mehaniki ekvivalent toplote, i 10333 - atmosferski pritisak.

Toplote eksplozije privrednih eksploziva kreu se u granicama od 3500-6300 kJ/kg. Metanski eksplozivi imaju toplotu eksplozije manju od 3500 kJ/kg.

Temperatura eksplozije je maksimalna temperatura produkata eksplozije uz pretpostavku izohorne reakcije (bez vrenja rada), odnosno to je ona temperatura koja bi se dobila kada bi se celokupna toplota eksplozije utroila na zagrevanje produkata eksplozije bez vrenja rada. Temperatura eksplozije Te se izraunava na osnovu izraza:TEMPERATURA EKSPLOZIJEgde su:Qv - toplota eksplozije, tj. toplota oslobodena eksplozijom 1 kg eksploziva,Qt - toplota topljenja vrstih sastojaka (ostataka) zaostalih pri eksploziji 1 kg eksploziva, i cv - specifina toplota pri stalnoj zapremini.

Vrednost cv(t) za gasovite produkte eksplozije izraunava se pomou izraza:

pa se zamenom u izrazu (4.7) dobija:

a ukoliko u produktima eksplozije nema vrstih ostataka, odnosno ako je Qt=0, dobija se:

Vrednosti koeficijenata a i b za najvanije gasovite produkte detonacije date su u tabeli 4.2.

Kod vrstih produkata eksplozije specifine toplote c ne zavise od temperature. Srednje vrednosti specifinih toplota i toplote topljenja nekih vrstih produkata eksplozije date su tabeli 4.3

PRITISAK EKSPLOZIJEPritisak gasovitih produkata eksplozije je odreen vrstom eksploziva i odnosom izmeu koliine eksploziva stavljenog u minsku rupu i zapremine minske rupe, tj. gustinom punjenja. Maksimalni pritisak bi se dobio ukoliko eksploziv ispunjava itavu korisnu zapreminu minske rupe. U tom sluaju gustina punjenja jednaka je jedinici.Pritisak eksplozije, Pe, se moe izraunati na osnovu jednaine gasnog stanja koja daje odnos izmeu pritiska gasovitih produkata eksplozije, zapremine u kojoj je bio smeten eksploziv i temperature eksplozije, tj.PeV = mRTe

gde su:V - zapremina u kojoj je smeten eksploziv pre eksplozije, m - masa eksploziva.

Kako je:

dobija se:odakle je:gde su:

Specifini pritisak, f, je definisan vrstom eksploziva jer je odreden temperaturom eksplozije i gasnom zapreminom produkata eksplozije. Pod specifinim pritiskom se podrazumeva pritisak gasova koji nastaje ako bi 1 kg eksplozivne materije eksplodirao u zapremini od 1 kg pod uslovom da u tom sluaju vai jednaina idealnog gasnog stanja, tj. ukoliko je:onda je:

Jednaina idealnog gasnog stanja se ne moe primeniti kod pritisaka od nekoliko desetina hiljada Bara koji odgovaraju vrednostima pritisaka eksplozija, ve samo kod niskih pritisaka. U ovakvim uslovima gasovi odstupaju od idealnog stanja, pa je kod njih neophodna upotreba Van-der Valsove jednaine, koja u sebi sadri korekciju za pritisak i zapreminu:gde su: - faktor popravke (korekcije) pritiska, koji uzima u obzir meusobno privlaenje molekula koje smanjuje pritisak na zidove suda ili minske buotine. S obzirom da je njegova vrednost veoma mala u odnosu na pritisak eksplozije u proraeunima se zanemaruje - kovolumen, tj. zapremina zgusnutih molekula u kojima se osea dejstvo meumolekularnih sila i koji vise ne stoje na raspolaganju za slobodno, haotino kretanje. Medutim, zapremina koja ostaje slobodna za kretanje molekula takode se umanjuje za zapreminu vrstih produkata ukoliko se izdvajaju za vreme eksplozije.

Za 1 kg:gde je: Odnosno:Za m kg:

Da bi se na osnovu navedene jednaine mogao proraunati pritisak eksplozije, moraju se bar priblino znati vrednosti za kovolumen i vrednosti zapremina vrstih ostataka.Pribline vrednosti kovolumena u zavisnosti od gustine punjenja date su u tabeli 4.4.

Da bi se odredile vrednosti za zapreminu vrstog ostatka mora se preko jednaine razlaganja nai broj molova vrstog ostatka, a zatim na osnovu vrednosti iz tabele 4.5 odrediti njihova zapremina.

PRITISAK DETONACIJE Pritisak detonacije se ispoljava samo za vrema prolaska detonacionog talasa, tj. im se detonacija zavri prestaje njegovo dejstvo. On je vezan za kretanje gasa u pravcu ela detonacionog talasa.Pritisak detonacije, PD, je priblino dva puta manji od pritiska na poetku zone hemijske reakcije, a isto tako dva puta vei od pritiska eksplozije, tj.gde su:0 - gustina eksploziva D - brzina detonacije.

SASTAV PRODUKATA EKSPLOZIJE Ukoliko se poe od opte bruto formile sastava eksploziva CaHbNcOd jednaina razlaganja u optem sluaju ima oblik:

Poto je konstanta ravnotee vodenog gasa Kw funkcija temperature, to se najpre mora pretpostaviti neka temperatura eksplozije na osnovu koje se bira konstanta.

Na osnovu sastava gasovitih produkata eksplozije dobijenog za pretpostavljenu temperaturu, izraunava se toplota i temperatura eksplozije.

U sluaju da se izraunata temperatura znatno razlikuje od pretpostavljene, proraun se mora ponoviti bazirajui konstantu ravnotee na izraunatoj temperaturi.

Vrednost konstante ravnotee u zavisnosti od temperature date su u tabeli 4.6.

Vrednost konstante ravnotee u zavisnosti od temperature