Teorien bak en eksplosion
Mayhem
Er takknemlig for all hjelp
Ivar Staale Ertesvaag
"Mayhem" <hste...@online.no> skriv:
|>Er det noen som kan beskrive detaljer hva som skjer når noe eksploderer?
|>Er takknemlig for all hjelp
|>
Vanlegvis ei gassmengd som utvidar seg brått,
slik at ei trykkbølgje breier seg ut frå startpunktet (tenningspunktet).
Bølgja kan gå svært fort (vanlegvis over 1000 m/s).
Det kan vere varme frå ein kjemisk reaksjon (forbrenning) som
driv trykkbølgja.
Dette vert helst kalla detonasjon. Skal du leite etter teori, kan du
t.d. sjå etter nemninga Chapman-Jouguet-teori.
Men ordet "eksplosjon" har ulike meiningar alt etter samanhengen.
Det kan også vere brukt om flamme-utbreiing som eigentleg skjer
ganske seint (t.d. i ein stempelmotor).
.. og i andre samanhengar
Kunne du avgrense spørsmålet noko meir?
--
Ivar Ertesvåg
Trondheim, Noreg/Norway
epost/email: Ivar.S....@mtf.ntnu.no
Anders Lund
Detonasjon - over lydens hastighet
En helt enkel innføring: Explosive Principles, Robert Sickler, ISBN
0-87364-659-2, Paladin Press. Paladin Press er vel ikke mest kjent for sin
høye faglige kvalitet, men...
Anders
Ivar Staale Ertesvaag
"Anders Lund" <ander...@jusstud.uio.no> skriv:
|>Deflagrasjon - under lydens hastighet
|>Detonasjon - over lydens hastighet
Desse orda refererer til trykkbølgjer med fart over/under lydfarta.
Ikkje alle eksplosjonar har ei trykkbølgje.
Ein detonasjon treng ikkje vere ein eksplosjon (men er det ofte).
Ein deflagrasjon treng ikkje vere ein eksplosjon (og er det
vanlegvis ikkje).
.. men igjen: det finst sannsynlegvis fleire definisjonar av "eksplosjon",
og heilt sikkert nyansar i definisjonen/-ane.
Anders Lund
>Desse orda refererer til trykkbølgjer med fart over/under lydfarta.
>Ikkje alle eksplosjonar har ei trykkbølgje.
>Ein detonasjon treng ikkje vere ein eksplosjon (men er det ofte).
>Ein deflagrasjon treng ikkje vere ein eksplosjon (og er det
>vanlegvis ikkje).
Fra boken jeg henviste til: "..., if the decomposition of energetic material
occurs at a rate grater than the speed of sound, the decomposition process
is called detonation.
videre: "The actual speed at which the detonation moves (propagates) through
the energetic material is referred to as the material's detonation velocity,
and it is often used as a tool for classification of high explosives.
If on the other hand, the energetic material undergoes decomposition at
a rate less than the speed of sound, the decomposition process is called
deflagration (superfast burning). Energetic materials that decompose through
deflagration are referred to as low explosives, and they do not generate a
shock wave. A general rule of thumb for the dividing line between detonation
and deflagration is a decomposition velocity of about 3.000 feet per second
(fps)"
Man skal være kritisk til kilden, men jeg synes ikke det høres urimelig ut.
"Under" deflagrasjon kommer vel konflagrasjon?
AL
Fulmen
<ander...@jusstud.uio.no> said something like::
>Fra boken jeg henviste til: "..., if the decomposition of energetic material
>occurs at a rate grater than the speed of sound, the decomposition process
>is called detonation.
>
>videre: "The actual speed at which the detonation moves (propagates) through
>the energetic material is referred to as the material's detonation velocity,
>and it is often used as a tool for classification of high explosives.
.......
>Man skal være kritisk til kilden, men jeg synes ikke det høres urimelig ut.
>"Under" deflagrasjon kommer vel konflagrasjon?
Synes dette høres helt greit ut. En bør dog utheve at man snakker om
forplantningshastighet i explosivet, og ikke i luft. Ellers synes jeg
det stemmer OK med min oppfatning av fenomenet.
Fulmen
---
Ful...@BUGShotmail.com
Fulmen
something like::
>Er det noen som kan beskrive detaljer hva som skjer når noe eksploderer?
>Er takknemlig for all hjelp
>
Se DET var et skikkeligt spørsmål, Mayhem. Her er det både fysikk og
kjemi i en herlig røre. Emnet er faktisk ganske komplisert, men jeg
skal prøve meg......
En detonasjon inntrer når en sjokkbølge forplanter seg raskere en
lydens forplantingshastighet i stoffet ( vi snakker da ikke om
forplantningshastighet i luft, men i eksplosivet). Bak sjokkbølgen
følger reaksjonssonen, hvor energien i sprengstoffet frigjøres.
Det finnes tre hovedgrupper eksplosiver: Propellanter/laveksplosiver
(low order explosive), primæreksplosiver og høyeksplosiver.
Propellanter/laveksplosiver inneholder allt oksygen som trengs for å
understøtte sin egen forbrenning. De detonerer ikke, men brenner på
overflaten, mens de avgir varme og (som regel) gasser.
Brennhastigheten er avhengig av kornstørrelse (lav kornstørrelse gir
stor overflate) og temperatur.
Primæreksplosiver detonerer ved påvirkning av varme eller slag. De
brenner ikke, og noen inneholder heller ikke oksygen i det hele tatt.
Energien er da lagret i form av ustabile bindinger, som avgir energi
når de brytes. Et godt eksempel er blyazid, PbN3. Når dette detonerer,
avgis kun blydamp/støv og nitrogengass.
Høyeksplosiver detonerer hvis de utsettes for et kraftig sjokk, som
regel fra et primæreksplosiv. De skiller seg dermed fra
primæreksplosiver ved at de er relativt ufølsomme for slag og varme,
selv om en del kan eksplodere ved høy temperatur.
Disse har til felles med laveksplosiver at de inneholder oksygen for
egen forbrenning. En del høyeksplosiver fungerer da også som
laveksplosiver, feks. nitrocellulose, som er hovedbestandelen i
røyksvakt krutt.
Oksygenet er som regel bundet i nitroso(O-N-O) eller nitrat(O-NO2)
grupper, selv om både klorater og perklorater har vært i bruk.
Var dette til noe hjelp?
Fulmen
---
Ful...@BUGShotmail.com
Fulmen
Ertesvaag) said something like::
>Desse orda refererer til trykkbølgjer med fart over/under lydfarta.
>Ikkje alle eksplosjonar har ei trykkbølgje.
Å? Hvordan definerer du egentlig en eksplosjon?
>Ein detonasjon treng ikkje vere ein eksplosjon (men er det ofte).
Den her tror jeg du også bør utdype litt mer......
>Ein deflagrasjon treng ikkje vere ein eksplosjon (og er det
>vanlegvis ikkje).
Ja og nei. Som du selv sier, så spørs nok det på definisjonen av en
eksplosjon.
>.. men igjen: det finst sannsynlegvis fleire definisjonar av "eksplosjon",
>og heilt sikkert nyansar i definisjonen/-ane.
Kom gjerne med noen. Har selv litt problemer med å komme med en klar,
konsis definisjon ( om det finnes) av hva en eksplosjon er. Et element
er en rask trykkoppbygning, men en del knytter også noe destruktivt
til ordet.
Fulmen
---
Ful...@BUGShotmail.com
Harald Nordgård-Hansen
> >Ein detonasjon treng ikkje vere ein eksplosjon (men er det ofte).
>
> Den her tror jeg du også bør utdype litt mer......
Nå er ikke jeg Ivar, men...
La oss ta eksempelet knallgass. Jeg vil på det sterkeste hevde at
dette detonerer når det går av. Men det eksploderer ikke, det
imploderer.
Jeg vil vel personlig beskrive en eksplosjon som en plutselig
utvidelse. Så finnes alle grader av "plutselig". Men en eksplosjon
refererer til at ting utvider seg, mens detonasjon og gjengen har med
hastighet å gjøre. Oftest fører en detonasjon til en eksplosjon, men
den kan også føre til en implosjon, eller (aner ikke om det faktisk
skjer) rett og slett at ting ikke endrer størrelse i det hele tatt.
Størrelses-endringen kan selvsagt skyldes temperatur-endringer,
faseoverganger, endring i molekylantall osv. (Vanligvis i
kombinasjon... :)
-Harald
--
Harald Nordgård-Hansen, <>< http://bukharin.hiof.no/~hnh/ <>< Phone/Fax:
Østfold College, School of Computer Sciences, Norway <>< +47 6910 4033/4002
Hans Peter Verne
ab...@bukharin.hiof.no (Harald Nordgård-Hansen) writes:
> La oss ta eksempelet knallgass. Jeg vil på det sterkeste hevde at
> dette detonerer når det går av. Men det eksploderer ikke, det
> imploderer.
Hvorfor mener du at knallgass imploderer?
--
Hans Peter
Ivar Staale Ertesvaag
(kommentar til fleire postingar nedanfor)
::::::::::::::::::::::
ab...@bukharin.hiof.no (Harald Nordgård-Hansen) skriv:
|>
|>La oss ta eksempelet knallgass. Jeg vil på det sterkeste hevde at
|>dette detonerer når det går av. Men det eksploderer ikke, det
|>imploderer.
knallgass er vanlegvis hydrogen + luft (kan vere hydrogen + oksygen)
i eitt eller anna blandingshøve.
Knallgass kan brenne som detonasjon eller som deflagrasjon
(sjå nedanfor).
I begge tilfelle vert det frigjort varme, som vil utvide gassen;
dvs at etter reaksjonen har gassblandinga (produktet) høgre
temperatur og/eller trykk enn før. Gassen vil altså anten utvide seg,
eller trykke på omgjevnadene dersom han er innestengd.
Men: dersom reaksjonesproduktet vert nedkjølt, vil det kondensere,
og volumet (eller trykket) vert lågare. Då kunne du evt.
snakke om ein "implosjon" istaden for ein "eksplosjon".
Eg har ikkje gjort reknestykket, men eg tvilar på at du får
til ei forbrenning slik at produktet straks kondenserer.
|>
|>Jeg vil vel personlig beskrive en eksplosjon som en plutselig
|>utvidelse. Så finnes alle grader av "plutselig". Men en eksplosjon
|>refererer til at ting utvider seg, mens detonasjon og gjengen har med
|>hastighet å gjøre. Oftest fører en detonasjon til en eksplosjon, men
|>den kan også føre til en implosjon, eller (aner ikke om det faktisk
|>skjer) rett og slett at ting ikke endrer størrelse i det hele tatt.
|>
|>Størrelses-endringen kan selvsagt skyldes temperatur-endringer,
|>faseoverganger, endring i molekylantall osv. (Vanligvis i
|>kombinasjon... :)
|>
|>-Harald
|>--
|>Harald Nordgård-Hansen, <>< http://bukharin.hiof.no/~hnh/ <>< Phone/Fax:
|>Østfold College, School of Computer Sciences, Norway <>< +47 6910 4033/4002
|>
::::::::::::::::::::::
Ful...@BUGShotmail.com (Fulmen) skriv:
|>On 17 Feb 1999 07:14:40 GMT, iva...@energy.sintef.no (Ivar Staale
|>Ertesvaag) said something like::
|>
|>>Desse orda refererer til trykkbølgjer med fart over/under lydfarta.
|>>Ikkje alle eksplosjonar har ei trykkbølgje.
|>
sjå nedanfor
|>Å? Hvordan definerer du egentlig en eksplosjon?
|>
|>>Ein detonasjon treng ikkje vere ein eksplosjon (men er det ofte).
|>
|>Den her tror jeg du også bør utdype litt mer......
|>
|>>Ein deflagrasjon treng ikkje vere ein eksplosjon (og er det
|>>vanlegvis ikkje).
|>
|>Ja og nei. Som du selv sier, så spørs nok det på definisjonen av en
|>eksplosjon.
..det kjem an på definisjonen, ja.
|>
|>>.. men igjen: det finst sannsynlegvis fleire definisjonar av "eksplosjon",
|>>og heilt sikkert nyansar i definisjonen/-ane.
|>
|>Kom gjerne med noen. Har selv litt problemer med å komme med en klar,
|>konsis definisjon ( om det finnes) av hva en eksplosjon er. Et element
|>er en rask trykkoppbygning, men en del knytter også noe destruktivt
|>til ordet.
Ingen har monopol på eit ord. Definisjonar kan vere ulike etter
kva ein har bruk for. For "eksplosjon" kan du finne ein vid variasjon.
For "deflagrasjon" og "detonasjon" er definisjonane meir samstemte.
Eksplosjon
frå latin, av ``ex-'': ut (av) og ``plaudere'': klappe.
Rask eller brå utviding, auke, gjerne med sterk lyd eller uro.
Opphaveleg jage med bråk og klapping.
Allment er dette ordet knytt til støy og øydelegging når ei trykkbølgje
breier seg.
Som fagord
vert det nytta på ulike vis, og vi kan finne fleire definisjonar
eller forklaringar.
I forbrenningslæra vert det definert eller forklara (ikkje alle
kallar det ein definisjon) med
svært rask og aukande varmeutvikling på grunn av
ein kjemisk reaksjon i tilnærma homogene reaktantblandingar
Det vert skilt mellom termiske eksplosjonar og eksplosjonar
med greinande kjedereaksjonar.
Dei siste kan i visse tilfelle vere isoterme.
Definisjonar/forklaringar finn du t.d. i
Glassman: "Combustion", 1996, s.222
Williams: "Combustion theory", 1985, s.576
Chomiak: "Combustion", 1990, s.133
Nokon tek med at det kan vere trykkoppbygging i staden for varmeutvikling
(t.d. Glassman). Andre tek med at ei trykkbølgje ofte følgjer med,
men at dette ikkje er eit krav i definisjonen (t.d. Williams).
Endå andre tek med at det ikkje treng vere ei flamme (forbrenningsbølgje)
som breier seg.
I det siste tilfellet kan varmeutviklinga (eller trykkoppbygginga)
t.d. vere driven av ein kjernereaksjon eller trykkavlasting med
brå fordamping (dampeksplosjon -- slik som når høgtrykkskjelar rivnar).
Til alle dei definisjonar/forklaringar eg har sett, kan ein innvende
at ord som "(svært) rask", "rapid", eller kva dei no skriv,
ikkje er ein absolutt storleik. Over/under lydfart derimot (nedanfor),
er ei eintydig grense.
Deflagrasjon
frå latin, av ``de-'': frå kvarandre, til ymse sider, bort,
og ``flagrare'': eld, flamme, brann.
Forbrenningsbølgje (flamme) som breier seg i ei homogen reaktantblanding
(forblanda) med ei fart mindre enn lydfarta (subsonisk).
I litteraturen kan vi finne at orda forbrenningsbølgje
(eng: ``combustion wave'') eller flamme er nytta i denne meininga.
Detonasjon:
frå latin, av ``de-'': frå kvarandre, til ymse sider, bort,
og ``tonare'': torden.
I allmennspråket ein eksplosjon med kraftig smell.
Som fagord:
Forbrenningsbølgje (flamme) som breier seg i ei homogen reaktantblanding
(forblanda) med ei fart større enn lydfarta (supersonisk).
Ei slik bølgje (forbrenningssone) ligg alltid
like bak eit sjokk (diskontinuitet i trykk, temperatur
og tettleik). Temperatur- og trykkauken i sjokket medverkar til å
tenne eller halde reaksjonen ved like,
medan sjokkbølgja vert driven av varmeutviklinga i reaksjonen.
Ordet vert også nytta i andre samanhengar der ei sjokkbølgje breier
seg, t.d. frå sprengstoff og atombomber, og i supernova-eksplosjonar.
Conflagration (engelsk/latin)
av ``con-'': med, saman, og ``flagrare'': eld, flamme, brann.
vert nytta meir allmennt om ein stor og voldsom brann.
|>
|>
|>Fulmen
|>---
|>Ful...@BUGShotmail.com
|>
::::::::::::::::::::::::::
"Anders Lund" <ander...@jusstud.uio.no> skriv:
|>
|>>Desse orda refererer til trykkbølgjer med fart over/under lydfarta.
|>>Ikkje alle eksplosjonar har ei trykkbølgje.
|>>Ein detonasjon treng ikkje vere ein eksplosjon (men er det ofte).
|>>Ein deflagrasjon treng ikkje vere ein eksplosjon (og er det
|>>vanlegvis ikkje).
|>
|>
|>Fra boken jeg henviste til: "..., if the decomposition of energetic material
|>occurs at a rate grater than the speed of sound, the decomposition process
|>is called detonation.
|>
|>videre: "The actual speed at which the detonation moves (propagates) through
|>the energetic material is referred to as the material's detonation velocity,
|>and it is often used as a tool for classification of high explosives.
|> If on the other hand, the energetic material undergoes decomposition at
|>a rate less than the speed of sound, the decomposition process is called
|>deflagration (superfast burning). Energetic materials that decompose through
|>deflagration are referred to as low explosives, and they do not generate a
|>shock wave. A general rule of thumb for the dividing line between detonation
|>and deflagration is a decomposition velocity of about 3.000 feet per second
|>(fps)"
|>
Desse sitata er henta ut frå ein samanheng, der (reknar eg med) dei ulike
uttrykka/orda har sine meiningar.
Så langt eg kan sjå, treng ikkje dette vere feil - innafor den rette
samanhengen.
Men det kan lett verte upresist, t.d.:
"decomposition rate" for eit materiale/stoff er det mest presist å
gje i mengd/tid (t.d. kg/s, mol/s, kanskje også m^3/s dersom volumet
er eintydig definert), medan lydfarta ("speed of sound") alltid vil
vere i lengd/tid (m/s).
"decomposition rate" rekna i fart (m/s) føreset ein eintydig definert
tilstand for materialet og omstenda omkring (t.d. geometri, utforming
av faste flater - evt mangel på slike).
Det vert problematisk når reaksjonen påverkar
sjølve materialet (trykk, temperatur, samansetjing).
Difor vert definisjonen avhengig av andre definisjonar ein legg til grunn.
Det kan t.d. vere knytt til ei viss, eintydig definert testinnretning.
Eit anna problem i sitatet er at detonasjon (iallfall i
forbrenningslitteraturen) er knytt til forblanda reaktantblandingar.
Når faste/flytande stoff ikkje inneheld alle reaktantane, må dei først
forgasse og blande seg med lufta, før reaksjonen/detonasjonen skjer.
Så spørs det kva "decomposition rate" siktar til. Forgassingsrate,
reaksjonsrate, konsentrasjonsbølgja, reaksjonsbølgja, ....?
|>Man skal være kritisk til kilden, men jeg synes ikke det høres urimelig ut.
|>"Under" deflagrasjon kommer vel konflagrasjon?
|>
I engelsk er vel "conflagration" helst nytta for å seie at ein
brann er stor og omfattande - ordet er lite/ikkje nytta som fagord
i forbrenningslære.
Brannar er oftast forbrenning der brensel og luft ikkje er
blanda føreåt (unnatak for gasslekkasjar).
Deflagrasjon og detonasjon er nytta om forblanda forbrenning.
|>AL
|>
|>
|>
--
Ivar Ertesvåg
Trondheim, Noreg/Norway
epost/email: Ivar.S....@mtf.ntnu.no
http://www.maskin.ntnu.no/mtf/people/ivarse/
Fulmen
Nordgård-Hansen) said something like::
>Ful...@BUGShotmail.com (Fulmen) writes:
>> >Ein detonasjon treng ikkje vere ein eksplosjon (men er det ofte).
>>
>> Den her tror jeg du også bør utdype litt mer......
>
>Nå er ikke jeg Ivar, men...
>
>La oss ta eksempelet knallgass. Jeg vil på det sterkeste hevde at
>dette detonerer når det går av. Men det eksploderer ikke, det
>imploderer.
Neida. Tror jeg skjønner hva du mener, siden reaksjonsproduktet er
vann. Men husk at vi får utviklet ganske store mengder energi, og
varme gasser utvider seg. Vi snakker jo ikke om at det dannes vann i
væskeform.
Her er en regneoppgave for deg: Ved hvilken temperatur vil 1 mol vann
ha samme volum som en blanding av 1mol H2 og 1/2 O2 (ved
romtemperatur)?
Hvis temperaturen til vannet etter forbrenning vil være høyere enn
denne temperaturen, må det være en eksplosjon. Hvis ikke, må det bli
en implosjon. Men hvordan forklarer du da at det foregår en
detonasjon?
Fulmen
---
Ful...@BUGShotmail.com
Knut Sparhell
>
>ab...@bukharin.hiof.no (Harald Nordgård-Hansen) writes:
>
>> La oss ta eksempelet knallgass. Jeg vil på det sterkeste hevde at
>> dette detonerer når det går av. Men det eksploderer ikke, det
>> imploderer.
>
Ganske sikkert fordi tre gassmoelkyler (2 H2 + O2) reagerer og blir til 2
vannmolekyler og dermed avtar trykket eller det blir med andre ord et mindre
volum. I neste omgang vil vanndampen kondensere og volumet avtar
ytterligere, ja ikke bare litt til, men mot tilnærmet null i forhold til
gassformen.
--
Knut Sparhell, Haugesund, Norge http://home.sol.no/~knutsp/
Hans Peter Verne
"Knut Sparhell" <knu...@online.no> writes:
> >Hvorfor mener du at knallgass imploderer?
>
> Ganske sikkert fordi tre gassmoelkyler (2 H2 + O2) reagerer og blir til 2
> vannmolekyler og dermed avtar trykket eller det blir med andre ord et mindre
> volum.
Neppe! Jeg har ikke regnet på dette, men er temmelig sikker på
at vanndampen har vesentlig større trykk og/eller volum enn
hydrogen+oksygen. Løs oppgaven til Fulmen, i
<36cd6ae...@news1.telia.com>
> I neste omgang vil vanndampen kondensere og volumet avtar
> ytterligere, ja ikke bare litt til, men mot tilnærmet null i forhold til
> gassformen.
Mulig (avhenger forsåvidt av forholdene), men da har nok dampen gjort
"jobben" sin, hva volumutvidelse angår.
TTFN,
--
Hans Peter Verne ( hpv @ kjemi.uio.no ) Phone: (+47) 22 85 54 14
Dept. of Chemistry, University of Oslo. Fax: (+47) 22 85 54 41
`It would seem that you have no useful skill or talent whatsoever,
have you thought of going into teaching?' -- Terry Pratchett, "Mort"
Arild Eidesund
Mayhem wrote in message <7ac1ui$atb$1...@readme.online.no>...
>Er det noen som kan beskrive detaljer hva som skjer når noe eksploderer?
>Er takknemlig for all hjelp
>
følgende:
"The process of an explosion. Rapid combutsion in homogeneous fuel/air
mixtures with the flame front passing through the mixture from the source
of ignition. Explosions may occur in constant pressure or constand volume
situations. In the former there are only local pressure increases at the
flame front where the reaction is completed but there are no significant
pressure increases in the passageway or shaft. In constant volume explosions
the flame front spreads very rapidly acress the container or cylinder and
high turbulence creates rapid flame propagation, giving an irregular flame
front and high pressure increases."
Arild Eidesund