Начало E-vestnik За химията и мощността на взрива в Бейрут + фотогалерия

За химията и мощността на взрива в Бейрут + фотогалерия

0

След взрива в Бейрут на 4 август 2020 г. Снимка: АП/БТА

Трагични събития като това в Бейрут не се случват за първи път в историята. Инциденти като в Халифакс, Опау, Пепкон (Невада) и през 2015 г. в Тянжин за съжаление периодично се повтарят.
Заваляха доста въпроси – ама как? Какво? Защо? Имайки предвид химическото естество на трагедията – хората искат да разберат.

За онова, което се случи на 4 август… запомнете следното:
NH4NO3 – > N2 + 2 H2O + 0,5 O2
Едно просто химично уравнение… Една голяма трагедия в един голям град.

Ето малко инфо, базирано на фактите до момента. Основният „виновник“ описан тук е отново амониевата селитра – вещество известно ви като синтетичен тор (наскоро ставаше пак въпрос за него във връзка с изследванията на р. Марица и откритите нитрати – но те не са отговорни за случката с кравите).

Наред с това, че се използва като тор, амониевата селитра притежава и експлозивни свойства – чистата е стабилно съединение и за да експлоадира трябва много много силен възбудител.

По първоначални данни са избухнали около 2700 тона селитра – конфискувано количество съхранявано около 6 години на пристанището. При правилно съхранение и боравене е трудно да се стигне до подобен инцидент. Има един друг момент обаче – амониевата селитра е окислител – и при попадане на горими замърсители в обема й, се превръща в доста по-опасна смес (индустриалните експлозиви са базирани на този принцип).

След взрива в Бейрут на 4 август 2020 г. Снимка: АП/БТА

Замърсителите може да бъдат от всякакъв род – дървени стърготини, брашно, въглищен прах, масла, дизелово гориво, разпрашени метали и т. н. Първоначално се вижда, че има пожар. Ако огъня е стигнал до някакъв замърсен участък от селитрата или пък стопената селитра е започнала да се излива върху горими материали – тогава възниква проблем. Чистата селитра има слаби експлозивни свойства и е необходим много силен импулс – това обаче би могло да се случи ако при пожара избухне голямо количество замърсена селитра и тя вече да взриви останалите хиляди тонове. Разбира се не са изключени и злоумишлени действия спрямо конфискуваната и складирана стока.

След взрива в Бейрут на 4 август 2020 г. Снимка: АП/БТА

Колкото до паралела с атомната бомба. Знаейки масата на селитрата (около 2700 т) някои биха правили груба сметка, че чисто енергийно се равнява на около 2,7 кТ атомна (килотона) или 5 пъти по-слаба от тази в Хирошима.
Това обаче доста погрешно. Първо, селитрата е доста по-слабо вещество от ТНТ (тринитротулуол, тринитротолуен – с популярно наименование тротил – бел. ред.) в енергиен и взривен аспект. Има ниска скорост на детонация и около една трета от енергийната му ефективност. Т. е. ТНТ-еквивалентът й е около 900 т или в термините на атомните устройства – 0,9 Кт – около 15 пъти по-слабо от бомбата в Хирошима.

След взрива в Бейрут на 4 август 2020 г. Снимка: ЕПА/БТА

Обаче разрушенията, които наблюдаваме в Бейрут са доста по-сериозни от това което би могла да направи 0,9 кТ атомна бомба. (Подчертавам: не отчитам радиационните ефекти!). Това показва, че при по-маломащабни паралели химическите експлозии са по-разрушителни от ядрените, базирани на сравнения по отношение на енергиен аутпут. Атомната изразходва доста енергия за процеси освен загряването и изпарението на заобикалящата я материя.

А при химическите експлозии мигновено се генерират огромни количества газове – сериозно работно тяло. В конкретния случаи- генерирани 2700 т газове. Все пак да не забравяме, че 2700 т инертна материя не се изпарява лесно и това не е в полза на атомните бомби. Но там това не е толкова от значение, имайки предвид какъв е еквивалентът на съвременните бомби (никаква химия не може го стигна). Дано никога не се използват!

След взрива в Бейрут на 4 август 2020 г. Снимка: ЕПА/БТА

Много се пита за друг ефект – каква е тази парна възглавничка и гъбка на снимките от взрива, която се разширява така бързо? Ударната вълна ли е ?

Макар и да се движи със скоростта на вълната това не е самата ударна вълна. Ударната вълна е видима при силна дневна светлина и представлява прозрачен и пречупващ светлината сферичен разширяващ се фронт, нещо като разширяваща се сферична „лупа“ – пречупването възниква поради големите разлики в плътностите на въздуха (във фронта на вълната той е много сгъстен). Може би всеки от вас е виждал как трепти и пречупва светлината тънкият слой въздух над нагорещения от слънцето покрив на автомобил например. Горещият въздух има по-малка плътност и ефектът е подобен.

След взрива в Бейрут на 4 август 2020 г. Снимка: АП/БТА

Този своеобразен разширяващ се облак обаче представлява зона на силно понижено налягане точно след ударната вълна (това е естеството на подобни процеси в газова среда). При рязка смяна (понижаване) на налягането температурата пада и всичката вода, която е под формата на пари кондензира. Предполагам всеки от вас е отварял рязко силно газирана напитка и е забелязвал как понякога пи отварянето от гърлото на бутилката (а и в обема над течността) се образува нещо като мъгла. Е този ефект е подобен, но в много по-голям мащаб. До каква степен ще е интензивен зависи разбира се от влажността на заобикалящата флуидна среда (въздух).

Унищоженията след взрива около склада на пристанището в Бейрут, където са били складирани 2700 т амониева селитра. Снимка: ЕПА/БТА

И друг съществен момент – при взривното превръщане на разните му вещества се отделя вода като реакционен продукт. В този случаи това е важно, защото експлодиралото вещество се твърди, че е амониева селитра. А все пак тя е едно от „най-водосъдържащите“ съединения“.

[embedded content]

Както е видно от стехиометрията на уравнението на взривната реакция в началото на поста, близо 50 % от масата на селитрата е от „водообразуващи“ елементи, които след взрива се отделят под формата на водни пари. Т. е. представете си го просто – от тези 2700 т около 1350 т вода се е отделила в рамките на миг. Е този ефект наред с евентуално повишената влажност на въздуха на пристанището в Бейрут евентуално са отговорни за този бял облак. А Облакът от кафяви газове които в последствие се издигат – предполагам съдържат голямо количество азотни оксиди и какви ли не други примеси.

Жал ми е за жителите на Бейрут, че за пореден път става подобна глупост в индустриални размери.

След взрива в Бейрут на 4 август 2020 г. Снимка: ЕПА/БТА

– –
От фейсбук-страната на автора

Източник: e-vestnik.bg