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主题:【原创】爆炸力学(一) -- 不爱吱声

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家园 那张图是google来的

忘了记录网址了,自己记得好像图示上说的是被穿甲弹击穿的,有些穿甲弹击穿后可以二次爆炸,不过,现在听大家这么说,自己也不太确信了。等以后核实一下,或者换一张图。

关于射孔,没有用过真正的穿甲弹,单纯用shaped charge做,各种材料都做过,倒是没有发现你说的如果射入土墙射流孔被炸没的现象,我想穿甲弹破坏射流孔,可能是因为不仅射流,而且部分弹片也会冲击到目标导致目标表面大面积的损伤吧。土墙比金属强度弱得多,因此更容易受弹片冲击后形成表面损伤。

家园 外行看热闹,等着看暧昧关系
家园 不光是弹片吧?

  破甲弹虽然对射流方向能量比较集中,但对其他方向的爆炸能力也没减弱多少。我认为破甲弹对射流方向以外的方向相当于一枚同样大的普通炸弹,两三公斤的炸药差不多半堵土墙没了。

  

  二次爆炸一般是车内的油气引起的,顶多是把炮塔炸飞了,车体一般不会有大的损坏。

家园 同意

破甲弹应该会有多重效应,也不难实现.射流,冲击波,弹片的综合作用会对目标造成最大的破坏.

那张图我再去核实一下.

家园 你要对人家负责~~

俺已经掉坑里了,不准烂尾啊~~俺鲜花伺候着

家园 请教:爆炸冲击波的形成

假设,在一间大的真空屋子里,在普通化学炸药(硝化甘油?/TNT?)旁边摆一个道具,引爆炸药,道具也会被“吹”飞。

是爆炸化合生成的气态或者离子态物质形成了这种冲击波么?那么,这些气态或离子态物质的动量是爆炸的化学反应产生,并且传递到这些物质微粒上的么?

家园 说得不差

简单说来,在TNT类炸药爆炸(爆轰)时,过程进行的极为迅速,这使得原来的炸药几乎在原有的体积瞬间变成高温高压的气体,从而会发生迅速膨胀(比如说,体积可能瞬间膨胀到原来1000倍),进而压缩周围介质,产生冲击波,炸药正是通过高温高压气体膨胀,使得炸药的化学能转变为机械功。这也是为什么如果化学反应不形成气态产物就不会有爆炸现象。

不过如果是在真空中,由于周围没有介质,那么仅仅有炸药化学反应产生的气体迅速膨胀,而没有周围介质介入,不会形成巨大的冲击波(空气压缩),威力要小很多。所以,你用了个“吹”字,很形象。

家园 花谢,继续问

爆炸释放的机械能究竟是谁提供的:

A 因为产生了数千倍体积的气体,这些气体向外挤压,成为机械功。

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

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

家园 惨啊,刚刚给你回复了一个很长的帖子,结果提交却不成功

一个字也没留下来,还得重打一遍字,真想给铁手扔颗鸡蛋去。

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

您问到:

爆炸释放的机械能究竟是谁提供的:

A 因为产生了数千倍体积的气体,这些气体向外挤压,成为机械功。

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

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

这里提到了三个概念:

1。气体向外挤,成为机械功

2。每个气体分子具有的极高的动量,从而对外做功

3。从化学键中转换的快速运动的微粒的机制(使用提问的方式)

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

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

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

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

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

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

家园 受教了,花谢!

多谢这么细致的回答。真是受益蜚浅!

如果说,热就是分子的无规则运动,宏观的热能就是微观的分子动能;那么,我很好奇能量是怎么从安安静静的,储存在物体里的化学能转化成分子动能(热能)的?

就好像两个人代表两个原子团,紧紧地拉着手,代表它们之间的化学键。两边紧拉着的同时,又使劲向外挣脱,代表能量储存在其间。如果化学键突然断了,就好像一旦松开手,两个人就会快速向相反方向运动。

这是一个外行解释,等于把化学能解释成某种势能了。真正的化学能肯定不是这么个原理。那么,真正的化学能,释放-吸收的过程是什么样的呢?有时候,我猜想这个过程和辐射有关。类似电子吸收辐射可以发生轨道跃迁(至于电子为什么能吸收辐射,怎么跃迁,我实在不懂,就全当基本事实了),是不是爆炸生成的气体分子也能吸收辐射能量,从而增加自己的动能呢?或者化学能是从其它途径转化成为分子动能的?

家园 再本质就是E=MC2

这个帖子只讨论到化学反应和力学。

再本质的就是理论物理的范畴,不再纠结了。不同层面的纠结在一起就乱了。

家园 啊!刚发现自己有歪楼嫌疑。

歪楼者,打!

那我不纠结了(这个纠结,是形容人的吧?不是说微粒之间吧?

家园 这个我有个客户是搞爆炸焊接的,应该让他来看贴

我一直纳闷他们怎么控制爆炸,保证焊接,他描述过似乎两种板子放一起,上面撒上炸药,只知道他们被附近老百姓投诉到搬到山里去炸板子去了。

家园 这是美军装备的‘布雷德利’步兵战车吗?怎么质量

这么差阿,不知道换成日耳曼的‘黄鼠狼’会不会好一点呢

家园 应该扯不到质能方程那么远

根据我对化学的理解,其实就是一个快速燃烧或者说化学键的断裂和分子重组的过程。炸药通常都不稳定,就是说分子中的能量比较高,一般都含有多个硝基(NO2)引爆以后原子间的化学键断裂需要的能量不高,硝基和分子中的碳链同时被破坏,然后重新组合成二氧化碳和氮气分子(N3),重新组成的氮气分子的稳定性是有数的,就是说这个过程中要释放大量的能量,通过热能的形式释放出来。也就形成了爆炸。

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