Az alkotó és pusztító robbanás

A z alkotó és pusztító robbanás

Irta ár. Erdey-Gmz Tibor egyetemi tanár

h

bánásától, ha végigtekintünk "a romokon, a vízbeomlott hidakon, a kiégett házakon, talán károm- lásnak tűnik, ha a robbanást

„alkotó" jelzővel is illettem. Pe- dig ugyanaz a jelenség, mely- nek pusztító hatását a há- ború idézte fejünkre, hatal- m a s segítőtársunk az építő- munkában, k u l t ú r j a v a k alkotá- sában is. Tervszerűen vezetett robbanások végeláthatatlan so- rozata t a r t j a üzemben a hatal- mas Diesel-motorokat, melyek a gyárakban termelő munkát vé- geznek, a 'korszerű bajókat hajt- j á k és a hidaink újjáépítésénél te- vékenykedő óriás-darirkat működ- tetik, valamint a benzinmotoro- kat, amelyek a szállítás fontos m u n k á j á t végző gépkocsikat és repülőgépeket viszik céljuk felé.

Elengedhetetlen segédeszköze a robbanás a bányászatnak, ú t - és

vasútépítésnek, hogy sziklákon át, hegyek méhében lehetővé te- gye az emberi kultúra tovább- haladását. Sőt, jól szabályozott

„álló robbanás" mellett főzi meg a háziasszony is gáztűzhelyén az ebédet.

A robbanás szoros kapcsolat- ban van az_ égéssel, amit az a közismert tény is mutat, hogy a robbanást gyakran láng vagy parázs váltja ki. Sőt nyugodtan mondhatjuk, hogy a közönséges robbanás az égésnek csak egy különleges f a j t á j a . Mielőtt tehát

•a robbanással foglalkoznánk,

boncolgassuk kissé az égés je- lenségét.

A z égés

Egés, a szó közönséges értel- mében oxigénnel való egyesü- lést jelent. Az oxigén az anya- gok nagy ⁿ részéhez többé-ke- vésbbé erős vegyrokonsággal rendelkezilk, s ennek folytán az anyagok nagy részével egye- sülni képes. Ezt az egyesülést nagyon különféle jelenségek kí-

sérik, aszerint, hogy mekkora sebességgel megy végbe.' Ha. az oxigénnel való egyesülés, amit rövidesen oxidációnak nevezünk, lassan történik, akkor feltűnő kísérő jelenségek nem mutatkoz- nak, s maga az oxidáció bekö- vetkezte is csak alaposabb, hosz- szabb ideig tartó megfigyelés alapján állapítható meg. J ó l is- meretes pl., hogy a színes szöve- tek idővel megfakulnak. Ennek az az oka, hogy- a textilfestékek lassan oxidálódnak, a m i az ere- deti színes a n y a g molekuláinak elroncsolásával, s oxigénben dú- sabb más anyagok képződésével jár, melyek színtelenek vagy fakó színűek. H a a festék jó, az oxidáció oly lassan megy végbe, hogy csak hosszú évek alatt vá- lik megfigyelhetővé.

Valamivel gyorsabb az oxidá- ció az élő szervezetekben, ame- lyek az életműködéshez szüksé- ges energiát a táplálék elégetése ú t j á n fedezik. Ezt az oxidációt valójában m á r igen feltűnő je- lenségek kísérik, mert van-e fel-

tűnőbb és csodálatosabb, mint maga az élet, csakhogy az életet

104 Erdei-Grúz m á r megszoktuk, s így nem te-

k i n t j ü k az égés feltűnő kísérő- jelenségének.

De nem csak az életet t a r t j a fenn, a halált és pusztulást is kíséri feltűnést n e m keltő oxi- dáció. E l é g a r r a utalni, hogy a folyókban elpusztuló élőlények és a beléjük jutó szerves hulla- dékok oxidációja sem különöseb- ben feltűnő, eredménye azonban, a folyók öntisztulása, igen fon- tos, m e r t még emberek által sű- r ű n lakott területeken is g á t a t emel a folyóvizek túlságos el- szennyeződésének.

Feltűnővé az égés akkor válik, ha fényjelenségek, vagyis _ tűz kíséri, amihez az szükséges, hogy az égés f o l y a m á n kellő m a g a s hőmérséklet jöjjön létre.

F é n y t általában "a testek akkor bocsátanak ki magukból, h a hő- mérsékletük m e g h a l a d j a az 500 C fokot, amikor is izzónak mond- j u k azokat. H a gázok égnek, v a g y az égés f o l y a m á n éghető gőzök keletkeznek, akkor l á n g kíséri az égést, a l á n g tehát izzó gőz. A n n a k az eldöntésére, hogy mikor jön létre a szó közönséges értelmében vett (tűztünemények által kísért) égés, azt kell tisz- tázni, hogy milyen körülmények között emelkedhet az égő test hőmérséklete 500 C fok fölé.

Az égés sebessége

Az égés közben keletkező hő- mérséklet első sorban attól f ü g g , hogy az égés alkalmával m e n n y i hő keletkezik, de' lényegesen be- folyásolja azt az érés sebessége és egyéb körülmények is. Az égés közben fejlődő hő u g y a n i s nem teljes egészében melegíti fel az égő testet, h a n e m egy része eltávozik a környezetbe, s ezál- tal az égő test felmelegítése szempontjából veszendőbe megy.

H o g y e veszteség ellenére i s jut-e elég hő az égő testnek iz- zásra való felmelegítésére, az a körülményektől f ü g g . Minél las- sabban történik az égés, a n n á l több idő áll rendelkezésre a hő- nek a környezetbe való szét- á r a m l á s á r a , a n n á l kevesebb j u t az égő test felmelegítésére s an- n á l alacsonyabb az égés hőmér- séklete. Minél gyorsabb viszont az . égés, annál m a g a s a b b az égési hőmérséklet, egyébként azonos viszonyok között, — noha a kelet- kező égési hő (az a n y a g n a k 1 g - j á r a számítva) u g y a n a k k o r a , m i n t a lassú égésnél.

Az égéshőmérsékletet t e h á t egyebek között az éges. sebessége

"szabja meg, az égés sebessége viszont az a n y a g i minőségen kívül a hőmérséklettől f ü g g , m e r t általános • szabály, hogy m i n é l m a g a s a b b a hőmérséklet, a n n á l gyorsabban m e n n e k végbe a ké- m i a i reakciók. Az égés sebes- sége szabja-e m e g t e h á t az égés hőmérsékletét, v a ^ y az égés hő- mérséklete az éges sebességét?

Némi rabulisztikával e kérdés olyanfélének t ű n i k fel, m i n t az, hogy a tyúk volt-e előbb, v a g y a tojás. A kérdésnek ilyen értel- metlen i r á n y b a való terelését ú g y k e r ü l h e t j ü k el, h a szaksze- r ű e n boncoljuk részéire a pro- blémát.

Szobahőmérsékleten az oxidá- ció (vagyis égés) sebessége álta- l á b a n olyan kiesig h o g y a f e j - lődő égéshőnek bőven v a n al- k a l m a a környezetbe eltávozni, s a hőmérséklet alig emelkedik észrevehetően a környezet fölé.

Ez közismert dolog, m e r t a mind- n y á j u n k által i s m e r t éghető anyagok, szén, fa, szalma, ben- zin, olaj, stb. szobahőmérsékle- ten akkor sem g y u l l a d n a k meg, ha érintkeznek a levegő oxigén- jével. H a m e g a k a r j u k g y ú j t a n i

ezeket az anyagokat, a k k o r előbb egy külső h ő f o r r á s s a l fel kell melegíteni olyan m a g a s hőmér- sékletre, amelyen m á r elég gyors az oxidáció ahhoz, hogy a tűz- zel való égés meginduljon. Azt a legalacsonyabb hőmérsékletet, amelyen ez bekövetkezik, gyul- ladási hőmérsékletnek nevezik.

Tüzjelenséggel kapcsolatos s ÖIJ- m a g á t f e n n t a r t ó gyors égés te- h á t csak akkor indul meg, h a az éghető test érintkezik oxigénnel, m i n t égést f e n n t a r t ó közeggel, és fel van melegítve a gyulla- dási hőmérsékletre. A különböző anyagok gyulladási hőmérsék- lete igen eltérő. A s á r g a foszfor m á r 40 C fokon meggyullad, a g r a f i t még 800 C fokon is csak nehézen.

Lassú és gyors égés

A lassú és gyors égés között egyébként nincsen éles h a t á r s e kétféle jelenség könnyen át- mehet egymásba. A szén pl. kö- zönséges hőmérsékleten lassan oxidálódik s ezért egy-egy da- rab v a g y kisebb balom szénnek a hőmérséklete nem is emelke- dik számot+evően a környezeté fölé. H a ellenben a p r ó szemű v a g y p o r a l a k ú szén n a g y halom- b a r a k v a áll, akkor oxidáció folytán lényegesen emelkedhet a _ hőmérséklet és a szén önma- gától meggyulladhat, a m i m á r sok b a j n a k volt f o r r á s a . Az aprószemű vagy poralakú szén u g y a n i s a r á n y l a g n a g y felüle- ten érintkezik a levegő oxigén- jével s így ha lassan is, de n a g y felületen mehet végbe az oxidá- ció, ami azt eredményezi, hogy másodpercenként a r á n y l a g sok hő termelődik. A n a g y balomba r a k á s folytán viszont a környező levegő hűtő h a t á s a csak kevéssé érvényesül, mert a szénnek csak

a halom külsején lévő kis része érintkezik a külső levegővel. E n - •

nök f o l y t á n az -oxidáció követ- keztében felszabadult hő n a g y része felhalmozódik a szénhalom belsejében, s emeli a n n a k hőmér- sékletét. Ezáltal meggyorsul az.

oxidáció, ami viszont rohamo- sabb hőmérsékletemelkedéshez,

vezet, m í g egyszerre csak a szén- halom, egy részén a g y u l l a d á s i hőmérsékletre melegszik, s bekö- vetkezik az öngyulladás.

H o g y az éghető a n y a g n a k e g y ponton való meggyulíadását m i - . lyen jelenségek kísérik, az nagy- ban f ü g g az égés helyének u t á n - pótlási viszonyaitól. Égés ugyan- is csak ott mehet végbe, ahol azr- éghető a n y a g az égést f e n n t a r t ó oxigénnel közvetlenül érintkezik^, mert hiszen az égés éppen ab- ban áll, hogy az oxigén a t o m - j a i m e g t á m a d j á k és szétbontják az éghető a n y a g molekuláit, s azokkal ú j vegyületekké egye- sülnek. Az égés helyén e g y a r á n t elhasználódik az éghető anyag- is, az oxigén is, s az égés csak oly mértékben folytatódhat, a m i - lyen ' mértékben ezek közös érint- kezési felületükön utánpótlód- n a k Az égést f e n n t a r t ó közeg- (vagyis lényegében az oxigén)'"

u t á n p ó t l á s a igen lényeges té- nyező abban a tekintetben, h o g y a gyulladást nyugodt, békés égés, v a g y robbanás v a g y esetleg h a - talmas detonáció kíséri.

Vizsgáljuk meg e szempont- ból, mi történik szilárd anyag,, pl. szén égésekor. H a a szén és- íevegő h a t á r á t egy ponton, fel- melegítjük a gyulladási h ő m é r - sékletre, akkor a szénfelülettel érintkező oxigénmolekulák nagy- sebességgel egyesülnek a szén- atomokkal széndioxid-moleku- lákká. H o g y a gyulladás bekö- vetkezte iitán mekkora lesz az.

égés tovaterjedésének a sebes-

•séfje, v a g y i s másodpercenként h á n y g r a m m szén é g e t , az attól f ü g g , hogy az á r a m l á s és d i f f ú - zió, e két a r á n y l a g lassú folya-

mat, másodpercenként h á n y g r a m m szén elégéséhez szüksé- g e s oxigént képes az égés helyé-

hez szállítani. Minél nagyobb .felületen érintkezik a szén a le-

vegővel, a n n á l több oxigén j u t a z elhasznált helyébe a szénfelü-

lethez, s a n n á l több f o g másod- percenként elégni. H a a szén n a g y darabokból áll, felülete tö- megéhez viszonyítva kicsi s az égés lassú. Minél kisebb d a r a - bokból áll a szén, a n n á l nagyobb a r á n y l a g a felülete, s a n n á l gyorsabb lehet az égés. Ebből a .szempontból legelőnyösebb * vol-

; n a tehát a szénpor, amely igen n a g y felületű a p r ó részecskék- ből áll. Közönséges tüzelőberen-

dezésekben . azonban mégsem lehet szénporral tüzelni, m i v e l

a n y u g v ó ^ szénrészecskék szoro- san egymáshoz s i m u l n a k (nin- csenek közöttük n a g y hézagok,

m i n t darabos szén esetén), a m i a n n y i r a ^ akadályozza a levegő hozzájutását, hogy a szénpor rosszul ég. M á s a helyzet, h a mesterségesen gondoskodunk a r -

* TÓI, hogy a szénrészecskéket sza- badon k ö r ü l j á r h a s s a a levegő.

Ezt elérhetjük azáltal, h a leve- g ő t f u j a t u n k a szénpor köze, a m e l y a p o r t lebegésben t a r t j a és ezáltal lehetővé teszi, hogy m i n d e n egyes porszem egész fe- lülete egyszerre résztvehessen az égésben. Ilyen berendézésben a

szénpor is kitűnően eltüzelhető, miközben m a g a s hőmérséklet ke- letkezik. Ez _ persze nemcsak s z é n p o r r a érvényes, hanem min-

dennemű éghető a n y a g p o r á r a és

•nem is m i n d i g előnyös. Megtör- ténhet u g y a n i s az, hogy éghető

a n y a g o k f i n o m p o r a légáram h a t á s á r a oly gyors oxidációnak

indul, hogy külön g y ú j t á s nél- kül önmagától egyszerre felme- legszik a gyulladás hőmérsékle- tére, egész tömegében egyszerre meggyullad s bekövetkezik a porrobbanás, a m e l y m á r sok sze- rencsétlenségnek volt oká. Nem- csak a szénpor r o b b a n h a t u g y a n i s bányákban, h a n e m sokkal v á r a t - lanabb helyen is bekövetkezhet a szerencsétlenség: kedvezőtlen körülmények között m a l o m b a n felrobbanhat a liszt, v a g y f é m - á r u g y á r b a n egyes f é m e k p o r a ! A robbanás

Ezzel eljutottunk t u l a j d o n k é p - peni tárgyunkhoz, a robbanás- hoz. Miben különbözik a szén elégése a szénpor-robbanástól? A közönséges égésnél egyszerre csak a r á n y l a g kevés szén ég el, s az égés fokozatosan t e r j e d t o v a a szén egész mennyiségére, m e r t ez utóbbi csak fokozatosan j u t érintkezésbe az oxigénnel és melegszik fel a g y u l l a d á s i hő- mérsékletre. E n n e k következté- ben az égéshő a r á n y l a g hosszú időre eloszolva keleltkezik, v a g y i s

„egyszerre" (másodpercenként) csak kevés hő szabadul fel. Az égés helyén felmelegedett és ki- t e r j e d t levegő, v a l a m i n t égéster- mékek n y u g o d t a n e l t á v o z h a t n a k a kéményen á t v a g y m á s úton, anélkül, hogy b á r m i b a j t okoz- nának. H a ellenben levegővel el- keveredetten f i n o m eloszlású szénpor gyullad meg, a k k o r az oxigén és az éghető p o r igen n a g y felületen érintkezvén egy- mással, az égés r e n d k í v ü l n a g y sebességgel m e g végbe, m e r t a z oxigén u t á n p ó t l á s a kevéssé las- s í t j a a folyamatot, az egész égéshő szinte pillanatszerűen vá- lik szabaddá. Mivel a z idő rövid- sége m i a t t a környezetbe „sem

tud számottevő m e n n y i s é g ű hő

eltávozni, az egész égéshő, az é g ő szénport körülvevő levegő é s a keletkező égéstermékek igen

•erősen felmelegszenek s ennek- f o l y t á n a másodperc tört része a l a t t n a g y mértékben kiterjed- nek. E hirtelen kiterjedő gáztö- meg nekiütközik az égéstől távo- labb lévő n y u g v ó • levegőbe, a r r a

h a t a l m a s n y o m á s t f e j t ki. A környező levegőréteg enged e nyomásnak, s az égés helyétől kiindulólag n y o m á s b u l l á m ter-

jed szét m i n d e n i r á n y b a n . F ü - lünkhöz j u t v a e nyomásbullám, dörrenés érzetét kelti bennünk, í g y jön létre a robbanás jól is- m e r t zaja.

H o g y a robbanásnak milyen egyéb következményei vannak, a z attól függ, hogy az említett n y o m á s h u l l á m n a k mi akad az

"útjába. H a a robbanás szabad- b a n következett be s a nypmás- h u l l á m n a k m i sem áll ú t j á b a n , a k k o r persze s e m m i b a j sem ke- letkezik. Magános póznák, osz- lonok,; amelyek elől könnyen ki t u d térni a nyomásbullám által

h a j t o t t levegőtömeg, nem érzé- kenyek a robbanás iránt, f á k l o m b j a i t m á r m a g á v a l r a g a d j a , s bennük olyan, k á r t okoz, m i n t a n a g y viharok. Súlyos kísérő- jelenségek lépnek fel, h a a nyo- m á s b u l l á m n a g y felületű f a l b a ütközik, v a g y éppenséggel zárt helyiségben történik a robbanás.

A robbanás által meglódított le- vegőtömeg nagyobb kiterjedésű f a l a k elől n e m tud kitérni, tehát n a g y nyomással nekiütközik, s ledönti, szétveti azokat. Ilyenkor j ö n létre* a r o b b a n á s n a k , jólis- m e r t pusztító hatása. H o g y ez m i l y mértékű, az természetesen attól függ, hogy m e k k o r a a rob- banás helyétől kiinduló nyomás- bullám, a m i természetesen a n n á l nagyobb, minél több bő, minél rövidebb idő alatt' szabadult fel.

A robbanás az emberre is súlyos hatással lehet, m é g akkor is, ha semmi sem szakad r á összedőlt épületekből. A nyomáshullám, amely ha csak mérsékelt, akkor a dörrenés érzetét kelti fülünkben, ha nagyobb erejű, á t s z a k í t j a dobhártyánkat, s h a még na- gyobb e r e j ű j íazonnali b a l á l t okoz. Testünk u g y a n i s több he- lyen n y i t v a van a külvilág felé,

s h a e helyeken n a g y n y o m á s ú levegő áramlik testünkbe, a k k o r az belsőleg valósággal széttépi a szervezetet, s ezáltal azonnal megöli.

Robbanó gázok

A szénpor, h a kedvezőtlen kö- rülmények összejátszása folytán képes is robbanásra, mégsem tekinthető a robbanószerek tipi-

kus példájának. A . szénporrob- banás még a legkedvezőtlenebb esetben is csak igen mérsékelt

erejű, mert h a n a g y is a porsze- mek felülete, a szénatomok je- jelentékeny része mégis csak a porszemek belsejében van, s csak fokozatosan , t u d hozzájuk

férkőzni az oxigén. Sokkal, ha- tásosabbak az olyan robbanások, amelyekben nemcsak az égést f e n n t a r t ó közeg, h a n e m az ég- hető a n y a g is gázalakú. Az ilyenféle robbanások nem t a r - toznak a ritkaságok közé: gon- doljunk csak a világítógáz-ömlé- sek okozta robbanásokra, a ben- zin, éter v a g y szénkéneg gőzé- nek a robbanásaira, v a g y a bányalégrobbanásokra, melyeket a földből kiszivárgó s a levegő- vel elegyedétt m e t á n okoz, s vé- gül, de nem utolsó sorban, a robbanómotorok hengereiben tör- ténő robbanásokra. 'Gázelegyek robbanása azért lehet igen eré- lyes, m e r t itt meg v a n a lehető-

108 Erdei-Grúz ség a r r a , hogy az éghető a n y a g

és az égést f e n n t a r t ó közeg mo- lekuláris f i n o m s á g b a n elegyed- jenek egymással, ú g y h o g y min- den éghető molekula közvetlen szomszédságában ott legyen a megfelelő mennyiségű oxigén- molekula, utánpótlási problémák tehát egyáltalában nem játsza- n a k szerepet. Mindazonáltal szi- g o r ú a n véve, a gázelegyek sem r o b b a n h a t n a k egész tömegükben egyszerre, m e r t a gyulladási hő- mérsékletre való felmelegítés időt vesz igénybe. A robbanás- hoz u g y a n i s a gázélegyet is g y ú j t a n i kell, v a g y i s legalább egy p o n t j á n fel kell melegíteni a gyulladási hőmérsékletre, s a fo- l y a m a t további kialakulása at- tól függ, hogy milyen ütemben melegszik fel az egész gáztömeg a gyulladási hőmérsékletre.

Legenyhébb a robbanás, ha a felmelegedés hővezetés ú t j á n tör- ténik. G y ú j t á s céljából egy he-

•lyen fel kell melegíteni a gáz- elegyet a gyulladási hőmérsék- letre, ami p'l. idegen lánggal, parázzsal, v á g y legtöbbnyire elektromos szikrával' történik. A g y ú j t á s helyén megindul az égés, felszabadul az égéshő, amely ve- zetés ú t j á n á t t e r j e d a szomszé- dos rétegekre, ezeket is felmele- gíti a gyulladási hőmérsékletre, az ú j ó l a g felszabadult égéshő vezetés ú t j á n még tovább terjed és i. t. a hővezetés sebessége n é h á n y másodperc, tehát a jelen esetben a gyulladási zóna is ekkora sebességgel halad tovább. E n n e k a mérsékelt tova- terjedési sebességnek az az ered- ménye, hogy a robbanás is csak mérsékelt erejű, m e r t mire az égés a g y ú j t á s i helytől nagyobb távolságra . eljut, a d d i g az ere- deti helyen m á r lezajlott a fo- lyamat, s, a gáz is részben le- hűlt. A gázelegy tehát nem egész

tömegében egyszerre, h a n e m részletekben melegszik fel és ter- jed ki, m i n e k f o l y t á n csak mér- sékelt n a g y s á g ú n y o m á s h u l l á m keletkezik.

Más a helyzet akkor, ha a g á z - elegy olyan természetű, h o g y a g y ú j t á s helyén igen n a g y nyo- m á s jön létre. A n y o m á s u g y a n i s sokkal nagyobb sebességgel ter- jed, m i n t vezetés ú t j á n a hő: A gázoknak m á r m o s t az a s a j á t - ságuk, hogy összesajtoláskor fel- melegszenek és pedig a n n á l na- gyobb mértékben, minél n a g y o b b a nyomás és minél hirtelebbül hat a gázra. H a a g y ú j t á s he- lyén keletkezett n y o m á s elég n a g y ahhoz, hogy a szomszédos és távolabbi gázrétegeket pusz- , tán összenyomás által felmele- gítse a gyulladási hőmérsékletre, akkor ezekben a rétegekben i s megindul az égés és pedig sok- kal hamarább, m i n t ahogy veze- tés ú t j á n odaérkezhetne a hő.

Ilyenmódon a r o b b a n á s i h u l l á m szétterjedési sebessége a robbanó gázelegyben 10 km/mp. sebes- séget is elérhet, a m i azt je- lenti, hogy az egész gázelegy a.

mp. kis törtrésze alatt, szinte egyszerre felrobban s egész tö- megében egyszerre melegszik fel a robbanási hőmérsékletre. Ily- módon h a t a l m a s ' n y o m á s kelet- kezik, amely az -50.000 atmoszfé- r á t is eléri s a közönséges rob- banás helyett detonációval ál- lunk szemben, amelynek p u s z t í t ó h a t á s a borzalmas.

Elég oxigént!

Ahhoz, hogy r o b b a n á s v a g y detonáció kialakuljon, elenged- hetetlenül szükséges, h o g y sem- miféle utánpótlási gond n e lép- jen fel, v a g y i s a r o b b a n á s egész ideje alatt az éghető a n y a g min-

den molekulája .mellett legyen elég oxigénmolekula is jelen. H a a gázelegyben a szükségesnél kevesebb az oxigén, akkor az

égési zónában oxigénhiány áll elő, amit csak a távolabbról oda- . d i f f u n d á l ó oxigénmolekulák ké-

pesek pótolni s ez rendkívüli m é r t é k b e n lelassítja az égést, sőt m e g is a k a d á l y o z h a t j a ' a robba- n á s kialakulását. A k k o r se jöhet azonban létre robbanás, ha túl- sók az oxigén, vagyis, ami u g y a n a z t jelenti, az oxigénhez képest túlkevés az éghető gáz.

Ilyenkor u g y a n i s az éghető a n y a g molekulái f o g y n a k el. az égési zónában s az égés ismét c s a k a k k o r robban, ha a -világító- a n y a g molekulái utánpótlódnak.

Ez a m a g y a r á z a t a annak, hogy gázelegyek csak akkor robban- nak, ha összetételük a „robba- n á s i h a t á r o k " között van. Vilá- g í t ó gáz és levegő elegye pl.

csak .akikor robban, ha a világító- gáz t a r t a l m a nem kevesebb 8 térf.

/o-nál és nem több 19%-nál.

. Gázrobbanások modern éle- t ü n k b e n igeü fontos szerepet ját- szanak, mert a benzinmotorokat ilyen robbanások szakadatlan s o r a t a r t j a üzemben.

Robbanások azonban nemcsak a benzin- v a g y földgázmotorok hengereiben végzik hasznos mun- k á j u k a t , lianem gáztűzhelyein- ken ebédünk elkészítésében is tevékeny részt vesznek. A kor- szerű gázégőkben u g y a n i s leve- gővel megfelelő a r á n y b a n ke- vert gáz, v a g y i s tulajdonkép- pen egy robbanó gázelegy kerül m e g g y ú j t á s r a s a g y ú j t á s helyé-

től kiíndulólag a m á r vázolt módon robbanás terjed tova. A közönséges robbanástól az ilyen-

féle lángok abban különböznek, h o g y m a g a a gázelegy nincs n y u g a l o m b a n , hanem egy v a g y

több nyíláson kifelé áramlik. A nyílásnál történik a g y ú j t á s , s a robbanás a gáz belseje felé, vagyis az á r a m l á s s a l ellentétes

i r á n y b a n t e r j e d tova. Megfele- lően állítván be a gáz á r a m l á s i sebességét (vagyis a _ gáznyo- mást és a nyílás nagyságát), el- érhető, hogy a gázelegy, ugyan- akkora sebességgel áramlik a nyíláson kifelé, m i n t amekkora sebességgel a r o b b a n á s a cső belseje felé terjed. E n n e k az eredménye ugyanaz, mint ami- kor egy 'hajó u g y a n a k k o r a se- bességgel halad a D u n á n felfelé, m i n t a m e k k o r á v a l a D u n a vize lefelé folyik: a parthoz viszo- n y í t v a a h a j ó áll. Az említett feltételek között is a robbanás megáll a nyílás s z á j á n á l : álló robbanás alakul ki. Az ilyen álló robbanások sokkal magasabb hőmérsékletet eredményeznek, m i n t ha az éghető gáz a csövön való k i á r a m l á s a u t á n érintkezik csak a levegő oxigénjével. Ezért gazdaságosabbak a levegővel' előre kevert éghető gázokban létrejövő álló robbanások al- kotta lángok a közönséges lán- goknál.

A robbanószerek

A robbanásoknál a mechani- kai hatást a kémiai átalakulás- ban résztvevő, v a g y a n n a k során keletkező gázoknak az a tér- fogatnövekedése okozza, amit ' a hirtelen felszabaduló n a g y hő:

mennyiség hoz létre. Minél ki- sebb' volt a r o b b a n á s r a kész anyagok eredeti térfogata, s mi- nél nagyobb a t é r f o g a t közvetle- nül a robbanás után, annál n aj

gyobb a hatás. Mivel a gázok tér- f o g a t a m i n d i g sokkal nagyobb, mint u g y a n o l y a n tömegű szilárd

testeké v a g y folyadékoké (pl.

l g r vízgőz t é r f o g a t a 1240-szer ak-

k o r a m i n t 1 g r folyékony vízé), a robbanás sokkal hatékonyabb, h a sem az égő a n y a g , sem pedig az „égést f e n n t a r t ó közeg" nem gázalakú, h a n e m szilárd v a g y folyékony. Az égést f e n n t a r t ó oxigént persze közönséges körül- mények között szabad állapot- ban nem lehet szilárd v a g y fo- lyékony alakban a robbanás cél- j á r a rendelkezésre bocsátani, ha- nem csak valamilyen vegyület a l a k j á b a n , amelyből könnyen hasad le oxigén. Ezen alapul a legrégibb robbanószer, pontosab- ban szólva lőszer, a X I V . század elején felfedezett puskapor, mely természetesen nem ilyen tuda- tos kémiai meggondolások, h a n e m

többé-kevésbbé v a k t á b a n való kísérletezések eredménye. A kö- zönséges lőpor m i n t e g y 75% sa-

létromból, 15% faszénporból é s . 10% kénből áll,, összetétele azon- ban a különféle céloknak meg- felelően változik. A lőporban a salétrom ( K N 03) szolgáltatja a kén és szén elégéséhez szükséges oxigént.

A lőpor robbanásakor a hő- mérséklet mintegy 2500 C f o k r a emelkedik, s az 1 kg lőporból ke- letkezett gázok e hőmérsékleten mintegy 2800 liter térfogatot töl- tenek be. H a a robbanás kellő szűk térben (pl. f e g y v e r csövé- ben) történik, akkor a n y o m á s 2800 atmoszféráig növekedhet.

Ez a h a t a l m a s n y o m á s röpíti ki a lövedéket a f e g y v e r csövéből akkora sebességgel, hogy az igen messze eljut. A lőpor robbanása alkalmával s ú l y á n a k csak 44%-a alakul gázzá, a többi szilárd égésterméket ad, s m i n t lőpor- f ü s t jelentkezik.

A lőpor hatékonysága bizo- nyos h a t á r o k között változtat- h a t ó az összetételével. Ez igen fontos, m e r t a különböző célokra különböző hatások kívánatosak.

Ebből a szempontból számottevő- különbség van a lőszer és rob- bantószer között. A 'lőportól, me- lyet fegyverekben h a s z n á l n a k , azt kívánjuk, hogy a lövedéket minél nagyobb sebességgel t a - szítsa ki a esőből, de a f e g y v e r csövét ne rombolja szét. Szüksé- ges azért, hogy a lőszer robba- n á s a k o r ne legyen t ú l g y o r s az.

égés, s ezáltal a n y o m á s csak fokozatosan f e j l ő d j é k ki, h o g y a lövedéknek ideje legyen moz- gásba jönni, s í g y h e l y e t ' a d n i a fejlődő gázoknak. H a á robba- n á s túlheves (a robbanószer túl- brizáns), akkor a lövedéknek tehetetlensége f o l y t á n nincs i d e j e mozgásba jönni, mielőtt a n y o - m á s eléri m a x i m á l i s értékét, aminek könnyen az lehet a z eredménye, hogy szétreped a f e g y v e r csöve. Másrészt viszont a robbanásnak n e m is szabad túllassúnak lenni, nehogy a mozgásba jött lövedék előbb el- h a g y j a a f e g y v e r csövét, mi- előtt a nyomás elérte m a x i m á l i s értékét, mert különben a robba- n á s erejének egy r.észe k á r b a - vész. Ezek szerint a lőszer minő- ségét és mennyiségét gondosan össze kell egyeztetni a f e g y v e r űrméretével és a lövedék s ú l y á - val.

Lényegesen m á s o k a k í v á n a l - m a k a szoros értelemben v e t t robbantószereknél, amelyeket a bányászatban, út-, alagút- és ki- kö.tőépítésnél használnak. I t t a z a kívánatos, h o g y a robbantó- szer a p r ó d a r a b o k r a t ö r j e szét a környezetét, tehát e célokra a heves h a t á s ú (brizáns) robbanó- szerek alkalmasak. A k ő b á n y á - szatban persze ettől eltérő i g é n y is fellép, ha n a g y d a r a b ép kö- vekre van szükség építészeti v a g y művészeti célokra. I t t las- san ható robbanószerek kellenek, amelyek csak lerepesztik a m e g -

felelő kődarabokat és inkább ma- g u k előtt tolják, semmint a p r ó d a r a b o k r a törnék.

E n a g y vonásokban vázolt igényeken kívül számos külön- leges igények is merülnek fel, ú g y h o g y a robbanószeriparnak fontos feladata a legkülönbözőbb céloknak megfelelő, robbanósze- réket kikísérletezni és előállítani,

A közönséges p u s k a p o r a leg- régibb, de egyáltalán nem a leg- hatásosabb robbantószer, illetve lőszer. A további fejlődés e té- ren abból indult ki, hogy a szi- l á r d robbanószerek (csakúgy, m i n t a gázok is) egyébként azo- nos körülmények között a n n á l hatásosabbak, minél belsőbben érintkeznek egymással az oxi- dáló és . oxidálódó anyagok. A közönséges p u s k a p o r n á l ezt oly módon érik el, hogy a salétro- mot* szenet és ként :i g e n fino- m a n elporított állapotban keve- r i k össze. Azonban a legfino- m a b b porítás is, molekuláris méretekkel, mérve, még igen

„durva", csak a szemcsék felü- letén lévő molekulák érintkez- nek közvetlenül egymással, a szemcsék belsejében lévők csak a k k o r kerülhetnek egymással érintkezésbe, h a a felületen lé- vők m á r elreagáltak. Lényege- sen nagyobb hatást lehet elérni, h a az oxidáló és az oxidálódó a n y a g o k ugyanazon a moleku- l á n belül- v a n n a k . Az ilyenféle r o b b a n ó a n y a g o k n a k legrégibb s egyik legfontosabb példája a lő- gyapot.

Lőgyapot és dinamit

A lőgyapot v a g y nitrocellu- lóze a cellulózénak származéka.

A cellulóze viszont a l f á n a k és számos m á s növényi résznek fontos a n y a g a , amely főalkatré-

szét képezi a papírnak- s v a t t a a l a k j á b a n , csaknem tiszta álla- potban - közismert. A cellulóze igen n a g y molekulájú anyag*

amelynek m o l e k u l á j á b a n a CG.

H10O5 csoport ismétlődik. H a erre az "anyagra tömény salét- romsav hat, a k k o r csoportonkint b á r o m hidrogénatomot h á r o m NO2 gyök helyettesít. Ezáltal a rendkívül heves robbanóképes- ségű . nitrocellulóze (lőgyapot) keletkezik. Ez u g y a n a b b a n a molekulában egyesíti az éghető a n y a g o t (szenet és hidrogént), v a l a m i n t az oxidáló a n y a g o t : az.

oxigént. Első p i l l a n a t r a t a l á a f|urcsának tűnik, hogy egy anyag, amelynek molekulájában;

egyesülve van az oxidálódó és- oxidáló anyag, r o b b a n á s r a ké- pes, ami végre is ebben az.

esetben azt jelenti, hogy ön- m a g á t oxidálja. E r r e az ön- oxidációra a lőgyapot molekulá- j á t az teszi képessé, hogy benne a z ' atomok „természetellenesen""

v a n n a k csoportosítva. Az o xi ~ génnek u g y a n i s n a g y a vegy- rokonsága a szénhez és a h i d r o - génhez s csak kis vegyrokonsá- got m u t a t a nitrogénnel szem- ben. A nitrocellulózéban azon- ban az oxigén túlnyomórészt nitrogénhez kapcsolódik. Ennek- f o l y t á n nem stabilis a nitrocel- lulóze molekulája, hanem bom- lékony, s m e g g y ú j t á s v a g y erő- sebb megrázkódás h a t á s á r a á t - csoportosulnak benne az ato- mok oly módon, hogy az oxigén;

a szénnel, illetve hidrogénnel kapcsolódik, m i á l t a l széndioxid"

(CO2) és vízgőz (H2O) keletke- zik, valamint gázalakú nitrogén (N2) válik szabaddá. A szilárd, lőgyapotból ez á t a l a k u l á s folya- m á n tehát csupa gázalakú „égés- termék" keletkezik s egyúttal', n a g y hőmennyiség is szabadul fel. Ahhoz ugyanis, hogy a mes-

112 Erdei-Grúz i e r k é l t nitrocellulóze-molekulát

felépítsük, n a g y energiát kellett befektetni, m í g az égéstermékek- nek, amelyekben az oxigén azok- k a l az elemekkel v a n egyesülve, amelyekhez legnagyobb a vegy- rokonsága; kicsi az enérgiatar- talma, az átalakulás kapcsán- te- het az eredetileg befektetett n a g y energiamennyiség égéshő alak- j á b a n szabadul fel. Ez az égéshő

a keletkező gázokat igen m a g a s hőmérsékletre melegíti fel, igen n a g y térfogatnövekedést s en- nekfolvtán igen n a g y n y o m á s t eredményez. I n n e n származik a lőgyapot hatalmas robbanóereje.

A lőgyapot arról is nevezetes, Jbogy robbanás álkalmával szi- l á r d égésterméke nincs, h a n e m teljesen gázzá alakul, f ü s t ö t te- h á t nem fejleszt. Ezért nevezik .füstnélküli lőpornak. A füstnél- küli lőport a k a t o n a s á g nemcsak n a g y o b b robbanóerejénél f o g v a üdvözölte örömmel, h a n e m azért is, m e r t a f ü s t h i á n y a megköny- nyítette a tüzelés helyének el- rejtését. A csataképfestőket azon- ban á füstnélküli lőpor beveze- tésével súlyos veszteség érte, m e r t megfosztotta őket csata- képeik egyik hatásos kifejezési

•eszközétől: a lőporfüsttől.

A lőgyapot robbanási sebes- sége jól szabályozható az ú. n.

zselatinálás által, ami a gya- korlati alkalmazás szempontjá- ból, m i n t az imént láttuk, igen

fontos. Alkohol, éter és m á s oldószerek h a t á s á r a u g y a n i s a lőgyapot kocsonyássá válik s

"tetszés szerint alakítható. Az

•oldószer elpárologtatósa u t á n

pedig szarúszerű a l a k b a n m a r a d vissza. Az alaktól (csövek, le- mezkék, stb.) f ü g g a m e g g y ú j t - ható felület, ez viszont az égés sebességét szabja meg.

A nitrocellulóze c s a t az első, de nem egyedüli képviselője azoknak a lő-, illetve robbanó- szereknek, amelyek egyetlen mo- lekulában egyesítve tartalmaz- zák az oxidáló és oxidálódó anyagot. Idővel számos m á s ilyen természetű r o b b a n ó a n y a g v á l t ismeretessé, amelyek .a külön- féle célokra a l k a l m a s a b b a k és hatásosabbak a nitrocellulózénál.

Ide tartozik a nitroglicerin is, amelynek rendkívüli robbané- k o n y s á g á n kovaföldbe való fel- szívással lehet csökkenteni (di- namit). Ez a r e n d k í v ü l h a t á s o s robbanóanyag a b á n y á s z a t b a n , útépítésben és h a d á s z a t b a n egy- a r á n t olyan n a g y elterjedtségre tett szert, hogy felfedezőjét, Nobelt, hatalmas vagyonhoz jut- tatta. E vagyon az a l a p j a a köz- ismert Nobel-díjaknak.

A robbanások m a m á r csak a kívülállók előtt t ű n n e k feltar- tóztathatatlanul ható, elemi erő- vel pusztító k a t a s z t r ó f á k n a k . A szakember előre ki t u d j a ter- vezni hatásukat s a k í v á n t cél- hoz i d o m í t h a t j a e téren is a ter- mészeti erőket. H o g y e eél épí- tés v a g v pusztítás-e. az az embe- ren múlik s ő viseli a teljes fe- lelősséget azért, h o g y -a m i n d fokozódó mértékben b e f o l y á s a alá kerülő természeti erőket az emberi k u l t ú r a továbbfejleszté- sére vagy elpusztítására -hasz- nálja-e fel.