Подражающие молниям

Термохимия — это наука о теплотах химических реакций. С помощью термохимии можно не только определить тепловые эффекты химических превращений, но и установить механизм протекающих при этом реакций. Эту отрасль науки основал Бертло, разработавший для определения теплот химических превращений специальный прибор — калориметрическую бомбу. Бомба представляет собой герметичный сосуд, в котором при определенных условиях сжигается исследуемое вещество. Нет в мире такой химической лаборатории, даже школьной, где бы не применяли калориметр Бертло. Для исследования же взрывчатых веществ он совершенно необходим.

В качестве курьеза заметим, что работа с такими приборами в России не всегда была безопасна. Примером тому служат злоключения известного термохимика Лугинина. Лугинин, лично знакомый с Бертло, много сделал для усовершенствования калориметрии и повышения ее точности. Однако его исследованиям сильно мешала политическая обстановка в России. Чины царской охранки, которым было известно, что ученый имеет дело с какой-то таинственной «бомбой», не раз устраивали в его доме обыски и допросы.

Калориметр Бертло позволяет определить энергию горения и взрыва, что имеет прежде всего теоретический интерес, позволяя установить предположительный механизм разложения взрывчатого вещества. Но и практическое значение этого определения достаточно велико, поскольку энергия взрыва в значительной мере определяет мощь взрывчатки. Например, энергия взрыва одного килограмма нитроглицерина составляет 1560 килокалорий, а аммиачной селитры — всего 340 килокалорий. Отсюда и разница в разрушающей силе этих веществ. Энергия взрыва одного килограмма тротила составляет примерно 1000 килокалорий или 440 тысяч килограммометров. Другими словами, энергии, выделяющейся при взрыве одного килограмма тротила, теоретически хватит, чтобы подбросить груз весом почти в полтонны на высоту в целый километр! Однако не следует думать, что взрывчатые вещества обладают каким-то сверхъестественным запасом энергии. Кусок дерева дает при сгорании больше тепла, чем равная ему по весу шашка тротила. Поэтому выгоднее топить печь обыкновенными березовыми поленьями, чем первосортными взрывчатыми веществами. И все же самое большое полено сгорит в топке без лишнего шума, а тротиловый заряд способен разрушить и печь и дом вместе с ней. Отсюда следует, что секрет силы взрывчатых веществ заключается не в огромной энергии взрыва, а в том, что они позволяют сконцентрировать эту энергию во времени и пространстве. Взрыв отличается от горения прежде всего скоростью. Кусок дерева омывается воздухом только с поверхности, и реакция горения — окисления горючего кислородом — идет относительно медленно. Срединная зона полена долго еще должна ждать своей очереди, чтобы вдохнуть кислород. Чем тоньше измельчено топливо, тем быстрее идет горение, а угольная пыль способна даже взрываться.

Во взрывчатом веществе окислитель входит в его состав, и контакт с кислородом воздуха не обязателен. Реакция происходит сразу во всем объеме, многотонный заряд может взорваться в один миг. В результате быстрых химических превращений при взрыве развиваются высокая температура и огромное давление, которые и сокрушают окружающую среду. Правда, наличие окислителя в составе взрывчатки — еще не достаточное условие для мгновенного взрыва. Тротил и большинство других взрывчатых веществ при поджигании не взрываются, а медленно и спокойно горят. Причина возникновения взрыва много веков оставалась загадкой.

Бертло понимал, что энергия превращения далеко еще не определяет силы взрывчатых веществ и что вообще понятие «сила» применительно к взрывчатому' веществу далеко не однозначно. Очевидно, разрушительное действие взрывчатки определяется не каким-то одним, а несколькими факторами. После долгих исследований он установил, что таких факторов три: величина давления, развиваемого при взрыве (оно зависит от количества выделившихся газов и их температуры), энергия взрыва и скорость химических превращений при взрыве. Давление, энергия, скорость — вот три кита, на которых зиждется мощь взрывчатых веществ.

Объем газов, выделяющихся при взрыве, в семьсот — девятьсот раз превышает объем самой взрывчатки. К тому же эти газы нагреты до температуры две — четыре тысячи градусов, что еще больше повышает их давление. Стремящийся расшириться во все стороны газ и является основной ударной силой взрыва.