看得出來提問者是一個善於思考的人,點燃的炮仗扔到水裡確實還能發生爆炸,這是因為炮仗的引線能夠在無氧環境中燃燒,同時炮仗的裝藥也能在無氧環境中發生爆炸,也就是說它們的燃燒和爆炸行為並不需要外界氧氣的支援。
我們都知道一個常識,那就是物質的燃燒現象只會發生在有氧環境中,一旦支援燃燒的氧氣濃度降低或者耗盡,燃燒現象就會停止,即隔氧阻燃。
比如說盜墓者會在進入墓室行盜時點燃火把或者蠟燭,一旦火把或者蠟燭熄滅就可判斷為墓室缺氧,盜墓者就會立即停止行盜退出墓室避險,這就是隔氧阻燃原理導致的。
消防滅火時使用的滅火方法以及滅火器械主要也是利用隔氧阻燃原理,例如噴水滅火、二氧化碳氣體滅火、消防毯覆蓋滅火、覆沙滅火等等。
而爆炸的本質也是燃燒(化學爆炸),是一種物質在極短時間內以高速燃燒的形式釋放能量的現象,因此爆炸也需要在有氧環境中才會發生。
▼下圖為使用乾粉滅火器進行火災撲滅演練,燃燒的三大條件是可燃物、助燃物、溫度,缺一不可,這就表示在熄滅初始火情時只要切斷其中一個條件,燃燒就會停止。滅火器的作用就是以粉末、泡沫、液體、氣體等阻燃物質覆蓋火源,使其與氧氣隔離,從而達到滅火目的。炮仗雖然在水中已經被隔氧了,但是火藥具有自氧化功能,並不需要外界氧氣來支援燃燒和爆炸。
那麼問題就來了——既然燃燒和爆炸都需要在有氧環境中才會發生,那為什麼炮仗能在無氧的水中被引爆呢?
答應就是炮仗的裝藥具有自氧化功能,當炮仗的引線被點燃時,引線內裝藥的氧化物質就會釋放氧氣,支援燃燒物質和助燃物質持續燃燒;當引線點燃炮仗內的裝藥時,高密度裝填的裝藥就會被引線觸發爆炸,爆炸過程始終伴隨著裝藥氧化物質的氧氣釋放。
可見炮仗從被點燃到被引爆,整個過程並不需要外界氧氣的支援,它自身就能在燃燒中產生足夠的氧氣需求量,這就是炮仗扔水裡還能爆炸的原因。
炮仗以及炮仗引線的裝藥是黑火藥,它是中華民族四大發明之一,民間將黑火藥的成分用一句順口溜就概括完了——“一硝二磺三木炭”。
“一硝”指的是硝石(≥99.5%硝酸鉀),它是火藥的氧化劑,在被加熱到334℃時會釋放出大量氧氣,為火藥的燃燒和爆炸製造一個理想的富氧環境,氧化劑是火藥的主要成分,比例為70%~75%;
“二磺”指的是硫磺,它是火藥的燃燒劑,性質特點是易燃,尤其是粉末狀的硫磺,在自然界中248℃的溫度就能被點燃,高純度的硫磺在氧氣環境中燃燒反應十分劇烈,在富氧環境中會直接發生爆炸,燃燒劑在火藥中的比例為約10%;
“三木炭”指的是木炭,它是火藥的助燃劑,也可以理解為火藥的鈍化劑,當火藥的用途為引爆時,火藥中需要新增15%的木炭粉末,這樣的火藥在木炭的助燃下燃燒速度比較慢;當火藥的用途為爆炸時,木炭的佔比可以降低至5%,或者乾脆直接不用木炭,此時的火藥就是氧化劑+燃燒劑,被點燃後直接發生爆炸,這也是炮仗內裝藥的顏色是灰色而不是黑色的原因。
可見不管是低炭火藥還是高炭火藥,它們的主要成分都是氧化劑硝石,不但能在水中燃燒和爆炸,而且哪怕是在真空環境裡也絲毫不受影響。
所以氧化劑硝是所有火藥、炸藥都不可或缺的成分,比如說子彈的發射藥硝化棉,它是棉花在濃硝酸溶液中浸泡而成;通途最廣泛的TNT炸藥為三硝基甲苯;目前威力最大的奧克託今炸藥為四亞甲基四硝胺;炮彈裝藥黑索金炸藥為環三次甲基三硝胺……
這些炸藥不管效能如何,它們都有氧化劑硝成分在裡面,無一例外,這也是炮彈、炸彈、導彈、魚雷、水雷等彈藥能夠在水中或者真空環境中被引爆的原因,就原理而言,炮仗在水裡能爆炸跟彈藥能在水裡能爆炸的特點並無區別。
▼下圖為工業用濃硫酸溶液樣劑,硝酸屬於強氧化劑,是火藥、炸藥製造工藝中必不可少的、不可取代的原料,它的作用就是為爆燃和爆炸提供氧氣支援,一旦環境溫度超過334℃,它就會釋放出大量氧氣,從而製造出一個富氧環境。
第一、點燃的炮仗扔到水裡還能發生爆炸的原因是炮仗的裝藥裡有氧化劑,被點燃後會釋放出大量氧氣為裝藥製造一個富氧環境,炮仗引線的燃燒和炮仗裝藥的爆炸都不需要外界氧氣的支援,因此扔進水裡以後仍然會發生爆炸。
第二、世界上幾乎所有的火藥、炸藥都含有氧化劑,都具備自氧化的功能,而且氧化劑都是主要成分,它們的燃燒和爆炸都不需要外界氧氣的支援,所以各種彈藥都能在無氧環境裡進行發射、燃燒、爆炸。
結語
炮仗扔到水裡還能爆炸的原因除了上述提到的自氧化能力以外,其實重點還有第一,那就是炮仗的防水能力決定了浸入水中後爆炸與否。
也就是說炮仗引線裡的裝藥燃燒速度必須高於裝藥受潮的速度,一旦裝藥的燃燒速度低於受潮速度,那麼炮仗的引線就會在水中熄滅,爆炸自然也就不會發生了。
這是因為火藥中的硝石氧化劑必須在334℃以上的溫度環境中才會釋放氧氣,如果溫度低於334℃這個底線,那麼氧化反應就會停止,沒有氧氣供應的火藥自然就熄滅了。
因此扔進水裡的炮仗引線要麼較短,要麼防水效能好,否則就不會被引爆,這也是武器彈藥最怕受潮的原因,受潮後氧化劑不工作,彈藥也就成了不能擊發“臭彈”。
▼下圖為正在排出“臭彈”的美軍60mm迫擊炮火力支援小組士兵,彈藥產生“臭彈”的原因很多,但是主要原因就是發射藥受潮,當發射藥內含水超過16%時就可造成“受潮”,在這種情況下發射藥裡的氧化劑將很難達到氧化溫度,發射藥也就不會被激發了,這與扔進水裡的炮仗究竟炸不炸的道理是一樣的。
看得出來提問者是一個善於思考的人,點燃的炮仗扔到水裡確實還能發生爆炸,這是因為炮仗的引線能夠在無氧環境中燃燒,同時炮仗的裝藥也能在無氧環境中發生爆炸,也就是說它們的燃燒和爆炸行為並不需要外界氧氣的支援。
我們都知道一個常識,那就是物質的燃燒現象只會發生在有氧環境中,一旦支援燃燒的氧氣濃度降低或者耗盡,燃燒現象就會停止,即隔氧阻燃。
比如說盜墓者會在進入墓室行盜時點燃火把或者蠟燭,一旦火把或者蠟燭熄滅就可判斷為墓室缺氧,盜墓者就會立即停止行盜退出墓室避險,這就是隔氧阻燃原理導致的。
消防滅火時使用的滅火方法以及滅火器械主要也是利用隔氧阻燃原理,例如噴水滅火、二氧化碳氣體滅火、消防毯覆蓋滅火、覆沙滅火等等。
而爆炸的本質也是燃燒(化學爆炸),是一種物質在極短時間內以高速燃燒的形式釋放能量的現象,因此爆炸也需要在有氧環境中才會發生。
▼下圖為使用乾粉滅火器進行火災撲滅演練,燃燒的三大條件是可燃物、助燃物、溫度,缺一不可,這就表示在熄滅初始火情時只要切斷其中一個條件,燃燒就會停止。滅火器的作用就是以粉末、泡沫、液體、氣體等阻燃物質覆蓋火源,使其與氧氣隔離,從而達到滅火目的。炮仗雖然在水中已經被隔氧了,但是火藥具有自氧化功能,並不需要外界氧氣來支援燃燒和爆炸。
那麼問題就來了——既然燃燒和爆炸都需要在有氧環境中才會發生,那為什麼炮仗能在無氧的水中被引爆呢?
答應就是炮仗的裝藥具有自氧化功能,當炮仗的引線被點燃時,引線內裝藥的氧化物質就會釋放氧氣,支援燃燒物質和助燃物質持續燃燒;當引線點燃炮仗內的裝藥時,高密度裝填的裝藥就會被引線觸發爆炸,爆炸過程始終伴隨著裝藥氧化物質的氧氣釋放。
可見炮仗從被點燃到被引爆,整個過程並不需要外界氧氣的支援,它自身就能在燃燒中產生足夠的氧氣需求量,這就是炮仗扔水裡還能爆炸的原因。
炮仗以及炮仗引線的裝藥是黑火藥,它是中華民族四大發明之一,民間將黑火藥的成分用一句順口溜就概括完了——“一硝二磺三木炭”。
“一硝”指的是硝石(≥99.5%硝酸鉀),它是火藥的氧化劑,在被加熱到334℃時會釋放出大量氧氣,為火藥的燃燒和爆炸製造一個理想的富氧環境,氧化劑是火藥的主要成分,比例為70%~75%;
“二磺”指的是硫磺,它是火藥的燃燒劑,性質特點是易燃,尤其是粉末狀的硫磺,在自然界中248℃的溫度就能被點燃,高純度的硫磺在氧氣環境中燃燒反應十分劇烈,在富氧環境中會直接發生爆炸,燃燒劑在火藥中的比例為約10%;
“三木炭”指的是木炭,它是火藥的助燃劑,也可以理解為火藥的鈍化劑,當火藥的用途為引爆時,火藥中需要新增15%的木炭粉末,這樣的火藥在木炭的助燃下燃燒速度比較慢;當火藥的用途為爆炸時,木炭的佔比可以降低至5%,或者乾脆直接不用木炭,此時的火藥就是氧化劑+燃燒劑,被點燃後直接發生爆炸,這也是炮仗內裝藥的顏色是灰色而不是黑色的原因。
可見不管是低炭火藥還是高炭火藥,它們的主要成分都是氧化劑硝石,不但能在水中燃燒和爆炸,而且哪怕是在真空環境裡也絲毫不受影響。
所以氧化劑硝是所有火藥、炸藥都不可或缺的成分,比如說子彈的發射藥硝化棉,它是棉花在濃硝酸溶液中浸泡而成;通途最廣泛的TNT炸藥為三硝基甲苯;目前威力最大的奧克託今炸藥為四亞甲基四硝胺;炮彈裝藥黑索金炸藥為環三次甲基三硝胺……
這些炸藥不管效能如何,它們都有氧化劑硝成分在裡面,無一例外,這也是炮彈、炸彈、導彈、魚雷、水雷等彈藥能夠在水中或者真空環境中被引爆的原因,就原理而言,炮仗在水裡能爆炸跟彈藥能在水裡能爆炸的特點並無區別。
▼下圖為工業用濃硫酸溶液樣劑,硝酸屬於強氧化劑,是火藥、炸藥製造工藝中必不可少的、不可取代的原料,它的作用就是為爆燃和爆炸提供氧氣支援,一旦環境溫度超過334℃,它就會釋放出大量氧氣,從而製造出一個富氧環境。
綜上所述我們可以得出這樣的結論第一、點燃的炮仗扔到水裡還能發生爆炸的原因是炮仗的裝藥裡有氧化劑,被點燃後會釋放出大量氧氣為裝藥製造一個富氧環境,炮仗引線的燃燒和炮仗裝藥的爆炸都不需要外界氧氣的支援,因此扔進水裡以後仍然會發生爆炸。
第二、世界上幾乎所有的火藥、炸藥都含有氧化劑,都具備自氧化的功能,而且氧化劑都是主要成分,它們的燃燒和爆炸都不需要外界氧氣的支援,所以各種彈藥都能在無氧環境裡進行發射、燃燒、爆炸。
結語
炮仗扔到水裡還能爆炸的原因除了上述提到的自氧化能力以外,其實重點還有第一,那就是炮仗的防水能力決定了浸入水中後爆炸與否。
也就是說炮仗引線裡的裝藥燃燒速度必須高於裝藥受潮的速度,一旦裝藥的燃燒速度低於受潮速度,那麼炮仗的引線就會在水中熄滅,爆炸自然也就不會發生了。
這是因為火藥中的硝石氧化劑必須在334℃以上的溫度環境中才會釋放氧氣,如果溫度低於334℃這個底線,那麼氧化反應就會停止,沒有氧氣供應的火藥自然就熄滅了。
因此扔進水裡的炮仗引線要麼較短,要麼防水效能好,否則就不會被引爆,這也是武器彈藥最怕受潮的原因,受潮後氧化劑不工作,彈藥也就成了不能擊發“臭彈”。
▼下圖為正在排出“臭彈”的美軍60mm迫擊炮火力支援小組士兵,彈藥產生“臭彈”的原因很多,但是主要原因就是發射藥受潮,當發射藥內含水超過16%時就可造成“受潮”,在這種情況下發射藥裡的氧化劑將很難達到氧化溫度,發射藥也就不會被激發了,這與扔進水裡的炮仗究竟炸不炸的道理是一樣的。