2.2.4.2 爆温

爆炸物爆炸时所放出的全部热量将爆炸产物加热到的最高温度称爆温。爆温实测较为困难，因此理论计算具有很重要的实际意义。

为简化理论计算，作以下假定：

(1) 爆炸过程近似地视为定容过程;

(2) 爆炸过程是绝热的，反应放出的全部热量用来加热爆炸产物;

(3) 爆炸产物的热容只是温度的函数，而与爆炸时所处的压力 (或密度) 状态无关(此假定对高密度炸药爆温的计算会引起一定误差) 。

1. 由爆炸产物平均热容计算爆温

根据上述假设可以得到：

利用该式计算必须知道爆炸产物成分或反应方程式以及爆炸产物的热量。产物热容量计算法如下。

卡斯特平均分子热容式：

二原子气体 _v＝4.8+4.5×10^-4t

水蒸汽 _v＝4.0+21.5×10^-4t

三原子气体 _v＝9.0+5.8×10^-4t

四原子气体 _v＝10+4.5×10^-4t

五原子气体 _v＝12+4.5×10^-4t

碳 _v＝6.0

食盐 _v＝28.3

三氧化二铝 _v＝23.86+67.3×10^-4t

上式适用于4000℃以下 (其实验温度为2500～3000℃) ; 三氧化二铝的式子适用于0～1400℃。

例① 计算TNT爆温，已知爆炸变化方程式如下：

C₆H₂(NO₂)₃CH₃＝2CO₂+CO+4C+H₂O+1.2H₂+1.4N₂+0.2NH₃+

+266.08 kcal/mol

先计算产物热容量：

对二原子气体

_v＝ (1+1.2+1.4)(4.8-0.00045t)

=17.28+0.00162t

对水

_v＝1×(4.0+0.00215t)=4.0+0.00215t

对CO₂

_v＝2×(9.0+0.00058t)=18.0 +0.00116t

对NH₃

_v＝0.2×(10.0+0.00045t)=2.0+0.00009t

对C

_v＝4×6=24

全部爆炸产物热容量∑Q_Vf＝68.28 +0.00502t

由此得： a=65.28，b=0.00502将此值代入得：

例② 计算乙醚爆炸之爆温。先列出燃烧反应式，并按理论空气量将氮量也列入。C₄H₁₀O+6O₂+22.6N₂＝4CO₂+5H₂O+22.6N₂(∵空气中N₂∶O₂＝79∶21∴6O₂对应的N₂为6×79/21=22.6)

产物热容：

22.6(4.8+0.0004t)=108.48+0.01017t

5(4.0+0.00215t)=20.0+0.01075t

4(9.0+0.00058t)=36.0+0.00232t

∑_v＝164.48+0.02324t

已知乙醚燃烧热为650300kcal/kgmol，由式2-62得知： 650300=(164.48+0.02324t)t

上面计算视原始温度为0℃，虽然室温与0℃有差异，但因t_最高很高对计算结果准确性无显著影响。

一般用卡斯特数据算出的_v值稍低， 致所求出的爆温t值需稍高一些。 上边的热容均为定体积热容，符合密闭容器爆炸。

2. 由爆炸产物内能值计算法

由热力学定律得知： -dE=dQ+pdV，爆炸被认为定容过程即dV=0。爆炸放出的全部热量均转变为其产物的内能，即⊿E=-Q_v。所以用产物变化的内能数据可以算出爆温。

首先假定一个爆温，按此温度查表2-35，求出其爆炸产物的全部内能⊿E，并与该爆炸物的爆热Q_v进行比较，如偏差较大，就假设一个爆温重新计算⊿E值，如⊿E值很接近Q_v值，此假设温度即为爆温。

例： 梯恩梯与硝酸铵混合物的爆炸变化方程式如下：

11.35NH₄NO₃+C₇H₅(NO₂)₃——7CO₂+25.2H₂O+12.85N₂

+0.425O₂+1135kcal

假设爆温为3200K查表3-40得到： ⊿E_CO2＝33.998kcal/mol、⊿E_H2O＝26.655kcal/mol、ΔE_N2＝18.217kcal/mol，⊿E_Q2＝19.632kcal/mol。

总内能值为

⊿E=7×33.998+26.655×25.2+18.217×12.85+19.632×0.425

＝1152.1kcal

此数较Q_v＝1135千卡为大，假设温度较高，故重新设爆温为3000K，同样求得

⊿E=7×31.382+25.2×24.466+12.85×16.839+0.425×18.112

＝1060.3kcal

由此看出，假设温度又偏低了些。但可知爆温介于3000～3200K间，假设在该温度区间的⊿E值呈线性关系，就可以得到

表2-35 各气体和石墨(C固)291～5000K内能变化值(kcal/mol)