Изворни код странице Snaga (eksploziv)

Kod [[Експлозив|eksplozivnih materijala]], snaga je parametar koji određuje sposobnost eksploziva da pokrene okolni materijal. Ona je povezana sa ukupnim oslobađanjem gasa tokom reakcije i količinom proizvedene toplote. Vidi: [[brizantnost]].

'''Snaga ili potencijal eksploziva''' predstavlja ukupni [[Termodinamički rad|rad]] koji može da obavi [[gas]] nastao [[Експлозија|eksplozijom]], kada se [[Адијабатски процес|adijabatski]] proširi sa početnog volumena, dok mu se pritisak ne smanji na atmosferski pritisak, a temperatura na {{convert|15|C|F K}}. Potencijal je, dakle, ukupna količina toplote oslobođena pri konstantnom zapreminu, kada se izrazi u ekvivalentnim radnim jedinicama, i predstavlja meru '''snage eksploziva'''.

'''Snaga eksploziva''' se meri, na primer, [[Trauzl test|Trauzl testom u olovnom bloku]].

[[Eksplozija]] može da se desi u dva osnovna uslova: prvi, kada je neograničena, kao na otvorenom, gde je pritisak (atmosferski) konstantan; drugi, kada je ograničena, kao u zatvorenoj komori gde je zapremina konstantna. Ista količina toplotne energije se oslobađa u oba slučaja, ali u neograničenoj eksploziji, određena količina se koristi kao radna energija za pomeranje okolnog vazduha i, samim tim, gubi se kao toplota. U ograničenoj eksploziji, gde je zapremina [[eksploziv]]a mala (kao u barutnoj komori [[Ватрено оружје|vatrenog oružja]]), praktično sva toplota eksplozije se zadržava kao korisna energija. Ako se izračuna količina oslobođene toplote pri konstantnoj zapremini pod [[Адијабатски процес|adijabatskim uslovima]] i pretvori iz toplotnih u ekvivalentne radne jedinice, dobija se potencijal ili kapacitet za rad.

Dakle, ako:

: ''Q''<sub>mp</sub> predstavlja ukupnu količinu toplote oslobođenu od jednog mola [[eksploziv]]a pri {{convert|15|C|F K}} i konstantnom pritisku (atmosferskom);
: ''Q''<sub>mv</sub> predstavlja ukupnu toplotu oslobođenu od jednog mola [[eksploziv]]a pri {{convert|15|C|F K}} i konstantnoj zapremini; i
: ''W'' predstavlja radnu energiju potrošenu na pomeranje okolnog vazduha u neograničenoj [[Експлозија|eksploziji]], koja nije dostupna kao neto teorijska toplota;

Tada, zbog pretvaranja energije u rad u slučaju konstantnog pritiska,

: ''Q''<sub>mv</sub> = ''Q''<sub>mp</sub> + ''W''

Odavde se može odrediti vrednost ''Q''<sub>mv</sub>. Nakon toga, potencijal jednog mola [[eksploziv]]a može se izračunati. Koristeći ovu vrednost, potencijal za bilo koju drugu težinu [[eksploziv]]a može se odrediti prostom proporcijom.

Koristeći princip početnog i krajnjeg stanja i tabelu toplote formiranja (dobijenu eksperimentalnim podacima), oslobođena toplota pri konstantnom pritisku može se lako izračunati.

: ''m'' ''n''
: ''Q''<sub>mp</sub> = ''v''<sub>i</sub>''Q''<sub>fi</sub> - ''v''<sub>k</sub>''Q''<sub>fk</sub>
: 1 1

gde su:

: ''Q''<sub>fi</sub> = toplota formiranja proizvoda i pri konstantnom pritisku,
: ''Q''<sub>fk</sub> = toplota formiranja reaktanata k pri konstantnom pritisku,
: ''v'' = broj molova svakog proizvoda/reaktanata (m je broj proizvoda, a n je broj reaktanata).

Radna energija koju troše gasoviti proizvodi detonacije izražena je kao:

: ''W'' = ''P dv''

Sa konstantnim pritiskom i zanemarljivim početnim volumenom, ovaj izraz se svodi na:

: ''W'' = ''P·V''<sub>2</sub>

Pošto se toplote formiranja izračunavaju za standardni atmosferski pritisak (101 325 Pa, gde je 1 Pa = 1 N/m²) i temperaturu od {{convert|15|C|F K}}, V2 predstavlja zapreminu koju zauzimaju gasoviti produkti pod ovim uslovima. U ovom trenutku,

: ''W''/mol = (101&nbsp;325 N/m<sup>2</sup>)(23.63 L/mol)(1 m<sup>3</sup>/1000 L) = 2394 N·m/mol = 2394 J/mol

i primenom odgovarajućih faktora konverzije, rad se može pretvoriti u jedinice kilokalorija.

: ''W''/mol = 0.572 kcal/mol

Kada se [[hemijska reakcija]] izbalansira, može se izračunati zapremina proizvedenog [[gas]]a i rad ekspanzije. Kada se ovo završi, mogu se izvršiti proračuni potrebni za određivanje potencijala.

Za [[TNT (eksploziv)|TNT]]:

: C<sub>6</sub>H<sub>2</sub>(NO<sub>2</sub>)<sub>3</sub>CH<sub>3</sub> → 6CO + 2.5H<sub>2</sub> + 1.5N<sub>2</sub> + C

za 10 molova.

Zatim:

: ''Q''<sub>mp</sub> = 6(26.43) – 16.5 = 142.08 kcal/mol

'''Napomena:''' Elementi u svom prirodnom stanju (H<sub>2</sub>, O<sub>2</sub>, N<sub>2</sub>, C, itd.) koriste se kao osnova za tabele toplote formiranja i njima se dodeljuje vrednost nula. Pogledajte tabelu 12-2.

: ''Q''<sub>mv</sub> = 142.08 + 0.572(10) = 147.8 kcal/mol

Kao što je već pomenuto, ''Q''<sub>mv</sub>, kada se pretvori u ekvivalentne radne jedinice, predstavlja potencijal [[eksploziv]]a. (MW = molekulska težina eksploziva).

: Potencijal = ''Q''<sub>mv</sub> kcal/mol × 4185 J/kcal × 10<sup>3</sup> g/kg × 1 mol/(mol·g)
: Potencijal = ''Q''<sub>mv</sub> (4.185 × 10<sup>6</sup>) J/(mol·kg)

Za [[TNT (eksploziv)|TNT]],

: Potencijal = 147.8 (4.185 × 10<sup>6</sup>)/227.1 = 2.72 × 10<sup>6</sup> J/kg

Umesto da se tabelišu tako veliki brojevi, u oblasti [[eksploziv]]a [[TNT (eksploziv)|TNT]] se uzima kao standardni [[eksploziv]], a drugi eksplozivi se procenjuju prema snazi relativno u odnosu na [[TNT (eksploziv)|TNT]]. Potencijal [[TNT (eksploziv)|TNT-a]] je izračunat na 2,72 × 10⁶&nbsp;J/kg. Relativna snaga (RS) može se izraziti kao:

: R.S. = Potencijal eksploziva/(2.72 × 10<sup>6</sup>)

== Karakteristike ==

'''Eksplozivna snaga''' je izraz koji se koristi za opisivanje razorne moći [[eksploziv]]a. Često se izražava kao [[TNT ekvivalent]]. Korektivni faktori uzimaju u obzir različitu [[brizantnost]]. Na primer, energetska gustina drveta je četiri puta veća od one kod [[TNT (eksploziv)|TNT-a]], ali brzina reakcije je izuzetno mala.

Što su razlike u pritisku u vazduhu koje izaziva eksplozija veće, to se očekuju veća oštećenja:

* '''3 mbar:''' Nivo zvučnog pritiska veći od granice bola od 140 dB
* '''10 mbar:''' Oštećenja na staklima prozora
* '''35–70 mbar:''' Pucanje prozorskih stakala
* '''50 mbar:''' Gornja granica za reverzibilna oštećenja kod živih bića
* '''70 mbar:''' Oštećenja na kućama
* '''140 mbar:''' Rušenje krovova
* '''170 mbar:''' Pucanje bubnih opni kod 1% izloženih osoba
* '''200 mbar:''' Teška oštećenja na čeličnim konstrukcijama (neboderima)
* '''490 mbar:''' Prevrtanje automobila
* '''700 mbar:''' Rušenje stambenih zgrada, pucanje pluća
* '''1400 mbar:''' Potpuno uništenje
* '''2000 mbar:''' Smrt zbog direktnog dejstva pritiska kod 99% pogođenih.

Procena dometa ''s'' eksplozije sa eksplozivnom snagom ''M'', pri kojoj se još uvek može izmeriti razlika u pritisku ''P'', vrši se prema sledećoj formuli:

: <math>s(P)=M^{\frac 13} \cdot \exp\left(0{,}9267 - 0{,}5112 \cdot \ln (P) + 0{,}0398 \cdot(\ln (P))^2\right)</math>

gde je:

* s = domet u metrima
* P = razlika u pritisku u barima
* M = [[TNT ekvivalent]] mase u kilogramima.

Na primer, 10 tona [[TNT (eksploziv)|TNT-a]] stvara u radijusu od oko 100&nbsp;m razliku u pritisku veću od 350&nbsp;mbar. 1&nbsp;kg [[TNT (eksploziv)|TNT-a]] devastira oblast u radijusu od oko 5&nbsp;m/s razlikom u pritisku većom od 280&nbsp;mbar. Atomska bomba ''Little Boy'', bačena na [[Хирошима|Hirošimu]] 1945. godine, imala je eksplozivnu snagu od 13.000 tona [[TNT (eksploziv)|TNT-a]]. Najveća [[eksplozija]] izazvana od strane čoveka, uzrokovana [[Car-bomba|car bombom]], imala je eksplozivnu snagu od 57 miliona tona TNT-a.

Primer tipične ruske bojeve glave od 550 kilotona:

* Radijus vatrene lopte: 0,99 km (3,07 km²) - sve gori ili se topi
* Talas pritiska od 20 PSI: 1,78 km (9,99 km²) - sve zgrade potpuno uništene
* Radijus radijacije (500 rem): 2,32 km (16,9 km²) - između 50 i 90% smrtnih slučajeva kod živih bića
* Talas pritiska od 5 PSI: 3,75 km (44,2 km²) - većina običnih građevina uništena
* Toplotno zračenje za opekotine trećeg stepena: 8,24 km (213 km²)

== Merenje fugasnosti ==

Tačno određivanje stvarne efikasnosti eksploziva povezano je sa tehničkim poteškoćama, pa se fugasnost obično određuje i izražava u relativnim jedinicama u poređenju sa standardnim eksplozivnim materijalima (uglavnom kristalnim trotilom).

[[File:Traucle probe.jpg|мини|Схема испытания|frame|Šema [[Trauzl test]]a]]

Postoji nekoliko metoda za određivanje fugasnosti.

Najjednostavniji i najrasprostranjeniji način je [[Trauzl test]]. <ref>'''Исидор Трауцль''' ({{lang-de|[[:de:Isidor Trauzl|Isidor Trauzl]]}}; {{s|1840–1929}}) — австрийский химик и промышленник.</ref> Ova metoda se koristi u [[Русија|Ruskoj Federaciji]] za industrijske eksplozive kao standardna procedura prema GOST 4546-81. Testiranje se sprovodi [[Detonacija|detoniranjem]] punjenja mase od 10 grama postavljenog unutar olovnog cilindra (koji se često naziva [[Trauzl test|Trauzlova bomba]]). Pre i posle [[Detonacija|detonacije]] punjenja meri se zapremina šupljine unutar cilindra. Razlika između ovih zapremina, uzimajući u obzir uticaj temperature i [[Detonator|detonatorske kapisle]], upoređuje se sa rezultatima testiranja kristalnog [[trotil]]a.

Takođe, fugasnost se može odrediti merenjem rada [[Експлозија|eksplozije]] pomoću [[Балистичко клатно|balističkog klatna]].

== Uporedna fugasnost nekih eksplozivnih materijala ==

{| class="wikitable"
|-
! Eksplozivna materija !! Fugasnost, cm³ !! TNT ekvivalent
|-
| [[Trotil|Kristalni trotil]] ||style="text-align:center"| 285 ± 7 ||style="text-align:center"| 1
|-
| [[Amonit|Ammonit br. 6ŽV]] ||style="text-align:center"| 365 ||style="text-align:center"| 1,3
|-
| [[Amonal]] ||style="text-align:center"| 400 ||style="text-align:center"| 1,4
|-
| Presovani skalni ammonit br. 1 ||style="text-align:center"| 450–460 ||style="text-align:center"| 1,6
|-
| [[Heksogen]] ||style="text-align:center"| 480 ||style="text-align:center"| 1,7
|-
| [[Nitroglicerin]] ||style="text-align:center"| 550 ||style="text-align:center"| 1,9
|-
| [[Etilen glikol dinitrat]] ||style="text-align:center"| 650 ||style="text-align:center"| 2,3
|}

== Fugasno dejstvo eksplozije ==

Na primer, prilikom [[Експлозија|eksplozije]] [[Avio-bombe (Rusija)|avionske bombe]] [[FAB-250]] (masa [[eksploziv]]a 70–100&nbsp;kg), fugasno dejstvo stvara prekomerni pritisak od 10 atmosfera na udaljenosti od 6 metara, pri čemu brzina talasa iznosi oko 1000&nbsp;m/s, što može da uništi zid od opeke debljine 0,5 metara, a takođe je smrtonosno za čoveka. Na udaljenosti od 14 metara, prekomerni pritisak dostiže oko 1 atmosferu, a brzina talasa je 460&nbsp;m/s. To je opasno po život čoveka i može zahtevati hospitalizaciju.<ref>Авиационные средства поражения.автор: Миропольский Ф. П. 1995 г. Стр. 34-35.</ref>

Prilikom [[Експлозија|eksplozije]] [[Термобаричко оружје|termobaričkih projektila]] ([[etilen oksid]]) zapremine 33 litra, udarni talas stvara prekomerni pritisak od 20 atmosfera. Isti pritisak nastaje pri [[Експлозија|eksploziji]] 250 kg [[TNT (eksploziv)|TNT-a]] na udaljenosti od 8 metara. Na distanci od 3–4 radijusa (odnosno 20–30 metara), prekomerni pritisak iznosi 1 atmosferu, što je dovoljno za uništenje [[avion]]a.<ref>{{Cite web |url=http://mines.h1.ru/ooo/obyemn.htm |title=termoboepripas |accessdate=2012-11-10 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20120521122615/http://mines.h1.ru/ooo/obyemn.htm |archivedate=2012-05-21 }}</ref>

=== Izračunavanje radijusa uništenja nuklearnih eksplozija ===

Za izračunavanje radijusa uništenja nuklearnih eksplozija koristi se sledeća formula:

: <math>R = C \times \sqrt[3]{X}</math>,
 
gde je:

* R — radijus u kilometrima,
* X — jačina eksploziva u kilotonama,
* C — koeficijent prekomernog pritiska.

Za prekomerni pritisak od 0,204 atmosfere, C = 1; za prekomerni pritisak od 1,361 atmosfere, C = 0,28. <ref>{{Cite web |url=http://nuclear-weapons.nm.ru/theory/effects_explosion.htm |title=Поражающие факторы ядерного взрыва |accessdate=2011-07-28 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20100731005302/http://nuclear-weapons.nm.ru/theory/effects_explosion.htm |archivedate=2010-07-31 }}</ref>.

Vidi premer: [[RDS-1]].

== Vidi još ==

* [[Brizantnost]]
* [[Eksploziv]]
* [[TNT ekvivalent]]
* [[Proba Gesa (brizantnost)]]

== Reference ==
{{Reflist|2}}

== Spoljašnje veze ==
{{Commonscat}}
{{Wiktionary}}

* [https://www.fema.gov/pdf/plan/prevent/rms/426/fema426_ch4.pdf ''Artikel der nationalen Koordinationsstelle für Katastrophenhilfe der USA (FEMA)''] (PDF; 1,4&nbsp;MB)


{{Подножје|lat=da}}

[[Категорија:Експлозиви]]
[[Категорија:Пиротехника]]
[[Категорија:Експлозивне хемикалије]]
[[Категорија:Хемијска физика]]