Самовоспламенение (тепловой взрыв).

Механизм возникновения вспышки в условиях, когда вся навеска ВВ нагрета равномерно, близок к механизму теплового взрыва.

Количественная теория теплового самовоспламенения (взрыва) была разработана Семеновым Н.Н. В её основе лежит соотношение между теплоприходом (за счет теплоты разложения) и теплоотводом в окружающую среду.

Графически тепловой взрыв (по Семенову) можно объяснить тем, что теплоотвод линейно зависит от температуры (прямые 2), а скорость химической реакции и теплоприход, имеют зависимость близкую к экспоненциальной (кривая 1). Поэтому при начальной температуре Т₁ система устойчива, нагрев ВВ компенсируется теплоотводом, а при начальной температуре Т₂ саморазогрев идет беспрепятственно, возникает вспышка при Т₂ ^I.

Тепловое самоускорение – основной механизм самовоспламенения.

Но существуют и одновременно могут влиять на результат автокаталитическое и цепное самоускорение. Они как правило действуют совместно с тепловым самоускорением.

Автокаталитическое самоускорение возможно тогда, когда накапливаются продукты реакции, катализирующие разложение (например, оксиды азота).

Цепное самоускорение - тогда, когда наблюдается разложение по цепному механизму с превышением разветвления цепей над их обрывом.

2.3 Уравнение Тодеса. Температура вспышки ВМ, методы её определения.

При любом механизме минимальная температура, при которой наступает воспламенение или разложение с видимыми эффектами называется температурой вспышки. Она характеризует чувствительность ВВ к нагреву.

Так как видимое разложение вещества происходит тогда, когда скорость реакции достигает некоторого критического значения, то при нагревании ВВ моменту вспышки всегда предшествует период самоускорения химической реакции. То есть вспышка происходит не сразу, а через некоторое время. Этот промежуток времени носит название периода индукции или времени задержки вспышки. Связь периода индукции с температурой выражается уравнением Тодеса:

где τ – период индукции;

Е – энергия активации термораспада ВВ;

С – предэкспоненциальный множитель – константа, имеющая размерность времени. Она представляет собой минимально возможное время задержки (10^-8-10^-13 сек) при ;

Т – температура нагрева ВВ в градусах Кельвина.

После логарифмирования это уравнение можно представить в виде линейной зависимости логарифма времени от обратной температуры.

;

tgα =

Экспериментально полученные данные позволяют достаточно точно определять энергию активации разложения ВВ и предэкcпоненциальный множитель уравнения Тодеса.

Температура вспышки зависит

от условий испытаний. Поэтому эти условия строго регламентируются.

Наиболее широкое применение нашли два способа определения температуры вспышки:

1) пробирку со стандартной навеской ВМ помещают в теплоноситель с t=100ºC и начинают нагревать со скоростью 20º в минуту до вспышки. Фиксируют Т_{вспышки}.

2) Навеску ВМ быстро помещают в термостатированный сосуд. Определяют время задержки вспышки. Экспериментально находят температуру сосуда, при которой время задержки составляет 5 и 300 секунд.

В настоящее время температуру вспышки ИВВ определяют по ГОСТ Р 22.2.07-94 «Вещества взрывчатые инициирующие. Метод определения температуры вспышки». Навеска ИВВ - массой от 0,01 до 0,02 г. В соответствии с методикой ЛТИ навеска БВВ при определении температуры вспышки составляет 0,05-0,1 г.