把很强的炸药放在一个足够结实的铁球里面用引线点燃,如果铁球的强度足够大不能让炸药炸开,那会是什么情况?
题主所说的用足够结实的铁球里面用引线点燃,有两种情况,一是铁球强度足够抵御炸药爆炸的冲击力,铁球没有破,二是,铁球被炸破。炸药的特点是遇到火种容易引燃,发生剧烈燃烧,放出高温高压气体,如果炸药被紧密束缚着,就会引起剧烈地爆炸。无论是炸药爆炸还是不爆炸,这两种情况在现实生活中都有广泛的应用。
这两种情况早期被利用的一个是鞭炮(也叫爆炸),利用炸药爆炸时的高温高压气体冲击力,将外围的包覆物炸个稀烂,发出震耳欲聋的声响,一是活跃气氛,而是据说可以驱散妖魔鬼怪。而另一种应用恰恰是炸药不炸破包覆物,但产生的高温高压气体持续地定向喷出,使包覆物冲出去,一般是冲上天空,这就是过年过节玩的“钻天猴”,也叫“气火箭”,用于增加节日气氛。
在这两样节日用品的基础上,又发展出用于工业和军事的产品。比如会炸破包覆物的有雷管和炸弹,不炸破包覆物的就是火箭了。利用雷管爆炸可以炸开巨石,用于早期开矿、现在开挖隧道等等。利用炸弹可以损毁敌方设施,消灭敌人。而火箭则成为运载工具,将卫星、弹头运输到目的地。
其实炸药只要引燃,它就必然迅速产生大量高温高压气体,这些高压气体要么将包覆物冲开,如果包覆物够坚硬,抗住了高压气体,它就会从薄弱处冲出。题主所假设的情况,外面的铁球强度足够大,高压气体冲不破,但引信通道是与外界联通的,高压气体就会以很高的压力冲出去,如果这股气流对空气的冲击力大于铁球与地面的摩擦力,铁球会在地上向相反方向运动,如果气流冲击力大于铁球的重力,气流又是往下冲,铁球会像火箭一样飞出去。但是如果高压气体冲击力不低上述的阻力和冲击力,铁球不会动,但引信口可就危险了,引信口越小,气流冲击力越大,千万不可靠近它,否则后果会极其悲惨。
当然还有一种情况,假设炸药能被完全密封在这个铁球中,又有办法引燃里面的炸药,爆炸是会发生的,爆炸产生的高压气体冲不破铁球,就只能在球中形成高压,这种高压力会随气体温度下降而有所下降,但会始终大于外界压力。某一天铁球被破坏,高压气体依然会从被破坏处冲出来。
(图片来源于网络)
把很强的炸药放在一个足够结实的铁球里面用引线点燃,如果铁球的强度足够大不能让炸药炸开,那会是什么情况?
比如十公里厚度的铁球内,爆炸一颗氢弹,后果会怎么样?
这是一个非常有意思的话题,当强大的爆炸约束在极小的范围内发生,却又不能将其炸开时会发生什么样的事情?
防爆罐和十公里厚的铁球,差别是什么?我们经常在医院或者高铁车站看到防爆罐和防爆毯,但到底怎么用呢?估计很多人并不清楚,按道理来说应该把爆炸物放在那里,然后用防爆罐盖住,是这样吗?
其实这绝对是错了,因为防防爆罐并不能将爆炸全部封闭在桶中,而是选择一个最不会伤害人的角度释放出来,无疑防爆罐仰天放,让爆炸的冲击波往上冲这是最好的选择,因此防爆罐时正上方需要有6米的空间!
当然这是为爆炸物释放冲击波使用的,而且防爆罐处理爆炸物的质量是有限的,比如某品牌的防爆罐大约能处理1.5千克TNT爆炸当量的爆炸物,而防爆毯则只能处理大约不超过70g的爆炸物。
TNT在十公里厚度的铁球内爆炸会如何?
和防爆罐不一样,十公里厚度的铁球没有任何现代武器可以将其炸开(当然是现役的任何武器哈),所以产生的爆炸都会在内部发生,假如是TNT炸药的话,比如100千克TNT,那么会产生什么后果呢?
TNT的分子式为: C6H2CH3(NO2)3 它的分子质量:2274C6H2CH3(NO2)3 + 21 O2 =引爆= 28 CO2 + 10 H2O + 6 N2气体的摩尔数为1/227 *44 /4=0.0485(mol)1摩尔任何理想气体所占的体积都约为22.4升,那1克TNT炸药爆炸后的体积=0.0485*22.4=1.09L
100kg大约就是109,000升气体(一个大气压下),那么100kg体积大约是多少呢?大约60升空间,那么这些炸药爆炸后产生的大气压大约是多少呢?
大约1802个大气压,当然瞬间冲击不在此列,我们比较感兴趣的是内部的二氧化碳气体,它在超高压下产生的性质会非常有趣,佛罗里达大学与INFM合作科研小组发现,在超高压下二氧化碳会形成类似玻璃的结构,科研团队将其称为无定型碳氧素!木星内部可能存在这种物质,或者其结构可以用来参考制造超高强度的玻璃!
这种物质是研究人员干冰在40万到50万个大气压(40GPa至50GPa)的条件下得到的,这种结构被命名为a型碳氧素(a-carbonia)。团队利用红外和激光光谱分析和x射线衍射分析证实,这种物质确实形成了碳和氧的无序网状结构。
氢弹在内部爆炸呢?
当然假设是炸不开,毕竟无限加大当量,就是地球也挡不住啊!不过炸不开才比较有意思,因为现代核武器在爆炸过程中会损失大量的物质,很多物质还没来得及聚变就被炸散了,假如在一个超高强度的铁球内部爆炸的话,它会保持千万度以及百万个大气压很久,因此这些来不及聚变的物质仍然会有可能在这个有限的空间里聚变!
当然时间还是很短的,毕竟内部的超高温下会有一个压缩的过程,就像当年巨猛的苏联人用核弹轰击来快速建造水库一样,当内部空间扩大,那么高温高压环境将会消失,最后导致失去聚变条件!可以猜测一下,如果氢弹在铁球内部爆炸,装药的利用率肯定会高一些。
宇宙中到处都是这样的情形!十公里的铁球地球上也造不出来,因为它的质量高达29321531433504吨,也就是29万亿吨,所以我们也无法测试,但这种条件在宇宙中比比皆是,距离我们最近的就是1.5亿千米外的太阳!
在它的内部,每时每刻都在发生千百亿颗沙皇炸弹那样的氢弹爆炸,其剧烈程度是我们人类无法想象的,这个内部大约就在太阳的1/4半径内,超高温,大约1300万度,超高压,大2500亿个大气压,这是人类难以想象的环境!
在这样的条件下,氕氕在十亿分之一的概率下聚变成氘,再和氕聚变成氦三,我们只要的热量来源就是在此,它的聚变要求比氢弹中的氘氚聚变要更变态,但原理是一样的!那么太阳每秒要聚变掉6.5亿吨的氢元素,产生大约450万吨的质量亏损。
但就是这样太阳一点都没被炸裂,当然未来的太阳也不可能一直能包住内部巨大的能量,到了氦闪时期就保不住了,这是内核堆积的氦元素瞬间爆发的结果,到那会太阳系就会变成一个地狱!而再往后,内核强大的能量还会让太阳直径膨胀到地球轨道附近,所以能量是罩不住的,只要足够大!
不过呢,黑洞除外!
但是呢,宇宙大爆炸也发生了!到底哪个厉害?
把很强的炸药放在一个足够结实的铁球里面用引线点燃,如果铁球的强度足够大不能让炸药炸开,那会是什么情况?
你们答题都不认真审题吗?这个题目跟枪炮火箭烟花等等区别很大:你们扯出来的这些都有一个共同的特点:炸药爆炸💥时产生的高温高压气体最终都会从一个通道释放出去,释放时的反冲运动会引起一些被精心设计的效果:子弹出膛火箭飞天等等。
本题的题主说的很明确:一个强度足够大的铁球内部有炸药,所以炸药爆炸产生的气体是无法经过通道释放出去的。
所以,这个问题的正确答案是:
1、炸药在一个密闭环境里面发生化学反应
2、反应时产生大量高温高压气体
3、由于高温高压气体无处宣泄,导致铁球内部的压力进一步增加,这会减慢化学反应的速度,所以铁球内炸药全部反应的时间要比在空气里面发生爆炸所花费的时间长
4、整个铁球的温度会升高
5、如果这个铁球是放置在某处静止不动,而且与周围环境有热量交换,那么铁球过一段时间后,温度会降下来至环境温度
6、温度与环境平衡后,铁球内部气体的压力也会相应降低一些,但是还是高于外界大气压的高压气体,这时的铁球就如同一个充满气的轮胎或者一个煤气罐。正常情况下会很安全的样子。如果对它进行某种野蛮性破坏,铁球破裂时内部高压气体突然有了一个宣泄口,会一下子从这个裂口处冲出来,根据铁球被破坏的具体情况,可能会爆炸,也可能是随着放气的声音,一股气体从破洞处喷出来,消失在空中
把很强的炸药放在一个足够结实的铁球里面用引线点燃,如果铁球的强度足够大不能让炸药炸开,那会是什么情况?
如果铁球强度大,不能被炸开,炸药点燃后产生的高温高压,唯一的排出口,就是引线孔了。物体的膨胀和爆炸是同一原理,物体膨胀时,外壳材料的强度和延展性,决定了该膨胀物体是膨胀体积增大,还是爆炸成碎片。同样是膨胀,给气球吹气,气球越吹越大,却不能无限的给它吹气增压,超过气球所能承受的内部压力,气球也会爆炸。点燃铁球内的炸药,铁球内压力骤增,比人吹气球增压快,由于铁球不能像气球那样,遇压力具有弹性形变,可以沿展膨大。铁球不能膨大,强度比气球大很多,如果膨胀压力不足以炸开铁球,唯一压力出口,就是引线口了。所有爆炸,都是物体内部压力,大于物体外层承压力所致,物体内物质因压力高速向外围运动,而外围物质跟不上内部膨胀速度快的物质,被冲破而释放压力和能量,就形成了爆炸。爆炸是物质膨胀的极限,极限内叫膨胀,超过膨胀极限,就要爆炸。面粉和炸药在空间里点燃,都会爆炸,此时,空气就相当于炸弹的壳层,燃烧物质冲破空气而爆发。下图是星系喷流和超新星爆发形成的蝴蝶星云,也是一种宏观物质膨胀爆发。
把很强的炸药放在一个足够结实的铁球里面用引线点燃,如果铁球的强度足够大不能让炸药炸开,那会是什么情况?
燃烧产生的化学能必然要释放出来。
就像很多人说的。会变成大呲花。变成喷气发动机。等等。
如果这个铁球完全密封(先不管逻辑,只说密封)那么化学能通过爆炸产生大量的动能和热能。因为无法爆开铁球。那么就会使得球内形成巨大的压力和高温。
化学能的爆炸是不可能改变原子结构的。但是可以影响物质的晶体结构。或者某些分子结构。
比如:如果压力的中心有块完整的碳块的话,也许你会因此得到一块钻石也说不定…
把很强的炸药放在一个足够结实的铁球里面用引线点燃,如果铁球的强度足够大不能让炸药炸开,那会是什么情况?
这是个非常有意思的问题。大家在小的时候,特别是男同胞们,估计都做过这样的实验,那就是将鞭炮点燃,将其扔进一个瓶子或者铁罐中,然后迅速用盖子将瓶子或铁罐盖上,当鞭炮爆炸以后,我们发现并不会发出在露天环境下那种巨大的响声,随之而来的是瓶子或者铁罐发生移动,同时发出非常沉闷的声响,如果这个时候摸一下容器的外壁,会感觉温度有一点升高。
问题中所做的各种假设,都与我们小时候做的这个实验有异曲同工之妙,巨大的铁球从外面根本看不出来什么变化,我们或许能听到非常沉闷的响声,能看到铁球发生轻微的震动,铁球外面我们摸起来应该有点发热,仅此而已。那么,在铁球的里面,会发生什么样的情况呢?
大家知道,炸药之所以能够发生爆炸,是炸药在受热或者撞击等外界因素的影响下,在非常短的时间内将其内部所蕴含的能量,通过化学反应(或者物理反应,比如核变),以机械能、热能、光能等形式释放出来,而当爆炸所发生的系统与其周围环境之间,产生剧烈的压力差,使爆炸体系内形成的高温高压气体急速地向外释放,从而形成巨大的冲击和破坏效应。
TNT作为一种强度很大的炸药,在工业生产、矿床开采、武器制造等方面有着非常广泛的应用。很多核弹爆炸、甚至小行星撞击地球所产生的能量,人们通常都会折算成TNT当量,之所以这么做,一方面是比较直观,另一方面是由于TNT爆炸可以稳定地输出能量,即可以在空气中引爆,也可以在与外界环境相隔离的情况下发生分解而直接释放能量。
我们估且假设问题中的铁球内部引爆的炸药为TNT,TNT的化学名称为2,4,6-三硝基甲苯,其在爆炸时发生的化学反应,可以分两种情况来表达,一种是在有氧气的环境下:4C6H2CH3(NO2)3 + 21 O2 = 28 CO2 + 10 H2O + 6 N2;一种是无氧环境下:2C6H2CH3(NO2)3=12CO+5H2+3N2+2C。从上面的反应式可以看出,当只计算反应后的气体情况下,单位质量(1g)的TNT,在完全爆炸后产生的气体体积,两种情况下分别为0.84L和0.987L。
所以,假如铁球内的TNT总量为1吨,那么分别释放出来的气体总量为84万升和98.7万升,如果铁球内部的容积起初刚好能够盛放这么多TNT或者仅多一些空间,那么,这些释放出来的气体,将在爆炸之后的一段时间内,对铁球的内壁产生非常高的压力,据估算,1吨的TNT对铁球内部产生的气压大约为1.7万个标准大气压左右。即使爆炸发生之后,由于空间的有限性,这些气体对铁球的压力值虽然会减少一些,但减小幅度很小,在高温褪去之后,在这么高的压力下,所产生的二氧化碳、氮气或者一氧化碳、氢气和氮气,会符合气体液化的临界温度和临界压力条件,因此会被压缩成液体甚至固液相的混合状态。
以上假设当然是理想状态,一般铁球是承受不住如此高的压力的,对于在一个密闭系统内发生的爆炸反应,假如封闭系统所依托的容器材料不过关,或者操作中出现闪失,使高压气体有了可以释放的渠道,哪怕是一个极小的缝隙或者孔洞,都将引起内部压力的极速向外“宣泄”,从而引发严重的后果,这也是目前一些防爆产品,比如防爆罐、防爆毯等都有一个处理爆炸物爆炸当量的上限原因,超过这个上限都有可能造成防爆失败。
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