Tlak v uzavřeném prostoru

Kostlivec13.10.2013 11:13 Nahlásit
Mějme uzavřenou (třeba) skleněnou krabici, ve které exploduje nějaká výbušnina. Předpokládejme, že krabice zůstane neporušená.
Co se stane s tlakem a energií, které se uvolní při výbuchu? A co se stane, když krabici otevřeme?

Odpovědi

Přidat odpověď ▾

Diskuze

Cenobita.13.10.2013 12:53 (Upr. 13.10.2013 12:53) Nahlásit
V uzavřeném prostoru vzroste tlak (chemická reakce uvolní plyny) a ten tam zůstane dokud krabice nebude otevřena. Část energie se uvolní prostřednictvím tepla a mechanické energie - zvuk + vibrace. Ale většina tlakové energie zůstane uvnitř uzavřena.
Kostlivec13.10.2013 13:22 Nahlásit
Děkuji velice =) A takhle tam bude uzavřený třeba rok, dva? Prostě dokud tu krabici nikdo neotevře?
Cenobita.13.10.2013 21:03 Nahlásit
No pokud si představíš bombu s plynem tak je tam tlak také tak dlouho dokud ji nikdo neotevře, takže teoreticky tam zůstane tlak navždy (s teplotou to nesouvisí, tak může klidně klesnout na pokojovou a stále tam bude tlak vyšší než atmosferický).
L.Sarb13.10.2013 22:46 (Upr. 13.10.2013 22:59) Nahlásit
Trochu to rozdělím :
Výbuch nebo také exploze je fyzikální jev, při kterém dochází k náhlému, velmi prudkému uvolnění energie, a prudkému zvýšení teploty a tlaku (obecně entropie). Tato prudká změna tlaku se šíří do okolí jako rázová vlna.

Exploze může mít podstatu chemickou i fyzikální (atomovku vynecháme).
Fyzikální : V tom co popisuješ, skleněná nádoba, je možné umístit ampulku s látkou, a např laserem v ní naakumulovat energii, která překročením kritického bodu (teplota při které nelze látku zkapalnit jakkoli vysokým tlakem, látka existuje pouze v plynné fázi.) exploduje (bez dalšího zvyšování teploty). Po odvedení přebytečné energie (tepla) a ustálení na původní teplotě, tam bude tlak přibližně stejný jako před explozí, ovlivněný jen fyzikálními zákony (difuze a pod.).

U chemického výbuchu se účastní látka(y) schopné rychlé exotermické reakce. Při chemické reakci vznikají látky nové, s odlišnými vlastnostmi i skupenstvím. Konečný stav (tlak) po odvedení přebytečné energie bude záležet na tom, co je produktem reakce. Skupenství závisí na tlaku a teplotě. Pokud bude výsledný produkt chemicky stabilní, tak bude po ustálení teploty stabilní i tlak.
Čili, pokud bude původcem výbuchu vodík a kyslík, vzniká voda, a po odebrání tepla kondenzuje, tlak je tlakem nasycených vodních par. Tlak původní směsi může být i vyšší nežli výsledný.
Sytá pára (či nasycená pára) je pára, která je v termodynamické rovnováze s kapalinou o stejné teplotě a tlaku. Jedná se o dynamickou rovnováhu, při které je vypařená látka přesně nahrazena zkondenzovanou (počet molekul opouštějících hladinu je roven počtu molekul, které se do kapaliny po zkapalnění vrací).

Hodně bude záležet na vnějších podmínkách, konečné teplotě.

Zbývá energie. U fyzikální podstaty to bude vyzařování a k tomu vedení obalem. Přechod z vyššího na nižší potenciál, přeměna na mechanickou práci, zmiňované vlnění (zvuk a vibrace).
U chemické je to k již uvedenému ještě světelná energie, a díky vysoké teplotě se dá předpokládat i ohřátí nádoby, tak i nárůst krystalického napětí v ní, při natavení.

Parametry pro hodnocení výbušnin (a tím i konkretní data, zejména "Objem plynů po výbuchu").
http://cs.wikipedia.org/wiki/V%C3%BDbu%C5%A1nina

PS : Ještě se ptáš co se stane otevřením. To bude záležet na tom, jaký je poměr tlaků vně a uvnitř, jakož i na způsobu otvírání.
sul_in14.10.2013 09:07 (Upr. 14.10.2013 09:07) Nahlásit
Cenobito, s teplotou to pochopitelně souvisí. Jedná se o izochorický děj, při kterém platí Charlesův zákon podle kterého je podíl teploty a tlaku konstantní. Je tedy logické, že se tlak v té nadobě bude měnit s teplotou.
Mezek14.10.2013 12:37 Nahlásit
Navíc jako výbušniny se označují látky, které se po inicializaci rozkládají na plynné složky. Pokud tedy výbušnina exploduje v uzavřeném prostoru, bude tam i po odvedení vzniklého tepla vyšší tlak než před výbuchem. Jako jednoduchý příklad si vezměme amonal - dusičnan amonný. Po výbuchu zůstane plynný dusík, vodní pára a kyslík. Z 80g této sloučeniny a zkondenzování vodní páry zbude přibližně 35 dm3 plynů (za normálního tlaku. Pokud těch 80g exploduje v 10dm3 nádobě, pak po ochlazení na pokojovou teplotu a zkondenzování vody v ní bude přibližně tlak 5 atmosfér.
Cenobita.14.10.2013 15:45 (Upr. 14.10.2013 15:51) Nahlásit
sul_in: viz to co napsal Mezek, nevím proč by mělo mít teplo vliv (ano jistě tlak se bude měnit s teplotou, ale zajímá nás stav kdy se teploty vyrovnají -všechno reakční teplo se odvede) - vznikne hodně plynných zplodin a teplo je postupně odvedeno vně systém a i po odvedení tepla tlak neklesne. Jedině, kdyby byla ta uzavřená nádoba třeba kilometr velká (pak by tlak klesl třeba i na normální tlak, nebo dokonce pod něj, pokud by se plyny začaly slučovat s vlhkostí), ale v takových mezích tento příklad neuvažuji.

PS: nezajímá nás průběh změn tlaku v systému, ale konečný stav, kdy se systém stabilizuje
Přidat komentář do diskuze ▾