主题:【原创】爆炸力学(一) -- 不爱吱声
据说燃烧等放热的化学反应都伴随着质量的微量减少。
化学方程式两边都是配平的。质量怎么减少?释放出来的能量还是化学键里的能量。
不过应该不属于可以测定的范围,化学里面似乎是从来不考虑的。当然,如果喜欢牛角顶端另说。呵呵。
化学能是一种位能.自由原子的能量是最高的,当原子之间形成化学键的时候,他们的能量就有一部分释放了出来,变成其他形式的能量.分子就处于一个比较低的能量状态.我们说一个化学键越强,就是指形成这个化学键释放出的能量越大,所以,想要把这个化学键拆掉,需要付出的能量也就越大.
化学键越强,分子和自由原子相比,所处的能量状态就越低,也就越稳定.
回到炸药上,炸药分子内部的化学键,相比爆炸产生气体(N2,CO2,SO2) 要弱,因此,爆炸就是一个弱键迅速转化为强键的过程,位能转化为动能,就和东西从高处落下,速度会增加类似.
与辐射没有关系。这个外行的解释,没有大问题,可以作为入门理解。
化学能的变化,在传统热力学领域就应该是能量守恒的,不应该存在质量损失。
普通爆炸的速度与光速相比仍然有很大差距,应该不会应用到质能变换。
呵呵,就着学过的一些东西胡言乱语几句。
冲击波本质是个声学现象,能量是以波动的形势传播并耗散掉的,用非线性波动解释更合理些。
“吹”字更多让人觉得这是一个流体现象。虽然的确是湍流(?)吹走了物体,但这个流是由传播到这里的激波引起的,而不是从爆炸点产生的湍流一直吹到了这里吹走了物体。
或者说冷核聚变?
可以测,测核反应产物,比如数中子数之类的。
“吹”字更多让人觉得这是一个流体现象。虽然的确是湍流(?)吹走了物体,但这个流是由传播到这里的激波引起的,而不是从爆炸点产生的湍流一直吹到了这里吹走了物体。
你说冲击波本质上是个声学现象。这个与通常的定义有些不同啊。
在空气中传播,声波与冲击波有相同之处,那就是都是造成周围空气的压缩,继而以波的形式将储存在压缩空气中的能量产播出去,不过人们更普遍的将声波与冲击波区分开来。主要的区别就在于,一般我们提声波,实际上,声波传播的是周围媒质的“震动”,具体说来就是声波前进的过程是相邻媒质粒子之间的接力赛,它们把波动形式向前传递,这些媒质自己仍旧在原地振荡,也就是说媒质粒子并不跟着声波前进。但是冲击波不同,实际上冲击波是波源运动速度大于波在媒质中的传播速度,一般说来,周围空气粒子是会被“推开”的,甚至可能会在爆炸中心形成“真空”,高当量的爆炸(比如说原子弹)形成的蘑菇云现象,或者比如水下爆炸会有“起泡”(cavitation)现象,道理就在于此。通常意义上的声波在水中或者空气中传播不会出现类似现象。
你提到非线性波动,我想很多(大多)情况(特别是固体和流体的情况下),传递声波的媒质都是可以考虑成线弹性材料的。至于,冲击波,波面的运动速度一般是几千米每秒的量级,在力学中模拟爆炸波的时候,人们一般更多的直接使用经验模型。
还有,在真空中,声波是没法传播的,因为没有传递“局部震动”的媒(粒)质,炸药会自己产生气体,因此爆炸波会传递,但威力会小一些,我说用“吹”比较形象,主要也是强调它在真空中传递的效果。
你说“吹”觉得这是一个流体现象,实际上,流体力学专门有一个领域就是研究声波啊,因此声波在搞力学的看来也是流体现象啊,把声学和流体力学分隔开,在我看来怪怪的,呵呵。
不过你把“吹”与“湍流”联系在一起,这个也可以两说。并不是一“吹”就会出来“湍流”的,你可以做个试验,拿一块布,放平了,你沿着于步平行的方向吹过去,吹力逐渐增加,你会发现只有流速到达某一值以后,布才会乱颤,呵呵。
总之,你一口气说了好多有意思的东西出来,我也是胡乱回答一下,以后有机会再分类细说。
查了一下shock wave的定义(wikipedia),冲击波根据成因可以分成几种。爆炸产生的冲击波和非线性导致的冲击波是很不一样。学艺不精,见笑见笑
普通的声波也会变成冲击波(有点想找回场子的意思啊)。正压会压缩媒质,负压会稀疏媒质,声速和媒质的压缩性(compressibility)有关,所以在媒质中声波的正压传播速度比负压高,如果不考虑衰减与色散,所有的声波最后都会形成冲击波。声压越大形成需要的距离越短。比较常见的应用医疗上比如冲击波碎肾结石。
cavitation国内是不是译成空化?声波也会导致cavitation。比较有名的应用就是超声清洗。B超中有个mechanical index就是为了防止声压太高产生空化。
具体学科上是分成两块的,基础方程也不同吗,一个是波动方程,一个是NS方程。但是实际上是不好简单切割啊,毕竟交叉太多了。
俺当年还没学到化学就下乡了。
你这里说的我都同意啊。
也是怪我那个贴子写得太急了,预备役师的防化问我的是“爆炸冲击波”(explosive shock wave),我在上面帖子中就随口全给简写成冲击波,难怪你有不同看法。
声波可以形成shock wave确实不错(还是用英文准确一些)。我上面帖子中写的如何区分声波与爆炸冲击波(这回写全了)不严谨。
广义的冲击波(shock wave)是可以由广义的声波形成的。
你的专业是声学么?
所以我一看到冲击波就这么激动。呜呜,暴露半瓶水本质了
多问一个问题啊。高压锅爆炸的话会把一栋楼的玻璃都振碎,这里是不是因为爆炸冲击波退化成单纯声学意义上的冲击波的原因?因为气流明显没法传播这么远(至少墙壁也挡住了?)。
那还不爱吱声啊?感情吱一声就要惊天动地料
呵呵,花一个等下篇