1. Состав продуктов взрыва. Сложность хода разложения порохов,
зависящего как от состава их, так и условий, в которых протекает
реакция, не позволила, руководствуясь лишь теоретическими соображениями,
дать точную качественную и количественную характеристику состава
продуктов взрыва пороха. Однако богатцй экспериментальный материал,
накопленный к настоящему времени, значительно дополняет теорию и
позволяет достаточно полно осветить этот вопрос.
Практическое изучение состава продуктов разложения пороха началось с
начала XVIII в., но лишь Гей-Люссак в 1823 г. твердо установил, что при
горении обыкновенного пороха образуются газообразные продукты —
углекислый газ, окись углерода и азот и твердые — сернокислый,
углекислый и сернистый калий, а также, что объем газов почти в 250 раз
более объема пороха.
С этих пор началось более систематиче:кое изучение продуктов разложения
пороха как при атмосферном, так и при отличных от атмосферного
давлениях. Следует упомянуть о работах Шевреля (1825 г.), Бунзена и
Шишкова (1857 г., очень обстоятельных), Линка (1858 г.), проводивших
свои опыты сжигания пороха при атмосферном давлении; затем об
исследованиях Карольи (1863 г.), Федорова (1868 г.), Пиобера (1869 г.),
Сен-Робера и Кастана (1870 г.), Абеля и Нобеля (1875—1879 гг.),
изучавших горение порохов при давлениях, отличных от атмосферного.
Наконец, работы Бертло, Дебуса, Ру, Сарро и Вьеля (1880—1890 гг.)
окончательно закрепили наши представления о взрывчатых и балистических
свойствах дымных порохов.
Абель и Нобель произвели особенно полные исследования дымных порохов,
подробно осветив в них и вопрос о зависимости качественного и
количественного состава газообразных продуктов разложения от давления
при взрыве. Им удалось более или менее успешно выяснить: 1) состав
продуктов горения пороха в зависимости от рецептуры, размеров и
плотности зерен пороха, а также и от плотности заряжания;
2) количество газообразных продуктов и их объем при 0° и 760 мм;
3) количество негазообразных продуктов и их состояние в момент взрыва;
4) удельную теплоту; 5) среднюю теплоемкость и температуру продуктов
разложения и 6) соотношение между давлением продуктов разложения и
плотностью заряжания.
Свои опыты они производили в манометрических
бомбах1, позволявших отводить образующиеся газы к газометру для
определения объема и их анализа.
Бомба имела также прибор для определения давления.
Состав некоторых порохов, исследовавшихся Абелем и Нобелем, и результаты
анализа продуктов взрыва этих порохов при различных плотностях заряжания
приведены в табл. 42.
Заметим, что первые три марки почти тождественны, различаясь
незначительно лишь качеством угля, так что этой разницей можно
пренебречь и считать их одинаковыми в химическом отношении.
Выводы
1. Состав продуктов горения черного пороха с
качественной стороны не зависит от давления (плотности заряжания), а
лишь от состава пороха;
2. Количественные соотношения продуктов горения зависят от давления
(плотности заряжания), а также от физических свойств пороха (плотности,
величины и формы зерен, степени гомогенности состава и т. п.).
Эти исследователи указывают, в частности, что состав продуктов
разложения изменяется с увеличением плотности заряжания следующим
образом.
1. Количество углекислоты постепенно возрастает, а окиси углерода —
уменьшается.
2. Количество углекислого калия и роданистого калия также постепенно
возрастает, а сернокислого и сернистого калия уменьшается, хотя это не
было рельефно обнаружено Абелем и Нобелем в разложении мелкозернистого
пороха.
Сн4- Количества H2S и Н2
уменьшаются, но зато возрастают
Факт уменьшения СО имеет немаловажное практическое значение для
подрывных работ минным порохом.
Однако Юнг , изучая продукты взрыва нескольких
образцов минного пороха на основе натриевой селитры, пришел к
противоположным выводам. По его данным, количество СО, наоборот, с
ростом плотности заряжания пороха увеличивается. Выводы Юнга, однако,
вызывают сомнение, так как известно, что в уравнении 2СО + О2 --------
2СО2
равновесие с увеличением давления, согласно принципу Ле-Шателье,
смещается вправо в сторону образования С02.
2. Реакции взрывчатого разложения. Сами Абель и Нобель по этому поводу
высказались так: «Колебания состава продуктов разложения одного и того
же пороха при различных плотностях заряжания и двух порохов одного
состава —и при одной плотности заряжания —до того различны, что
невозможно и бесцельно стараться найти подходящую ко всем случаям
формулу»2. Пользуясь, однако, вышеприведенными экспериментальными
данными, ряд авторов пытался дать близкую к действительности формулу
реакции горения пороха.
3. Объем газообразных продуктов взрыва. По Абелю и Нобелю, объем
газообразных продуктов взрыва для указанных выше сортов пороха может
быть охарактеризован данными табл. 42 (правая графа).
Табл. 42 показывает, что пороха с черным углем и с нормальным
содержанием компонентов дают объем газообразных продуктов взрыва в
среднем около 280 л1кг, тогда как пороха типа шоколадного — около
310—320 л/кг.