МОЖНО ЛИ ЗАМЕНИТЬ ПОРОХ БЕНЗИНОМ?

Скрытой энергией обладает не только порох; и дрова, и каменный уголь, и керосин, и бензин также обладают энергией, которая освобождается при их сгорании и может быть использована для производства работы.

Так почему бы не использовать для выстрела не порох, а другое горючее, например, бензин? При горении бензин тоже обращается в газы. Почему не поместить над орудием бак с бензином и не подводить его но трубке в ствол? Тогда при заряжании нужно будет вкладывать только снаряд, а «заряд» сам потечет в ствол — стоит только открыть кран!

Это было бы очень удобно. Да и качество бензина как топлива, пожалуй, выше качества пороха: если сжечь 1 килограмм бензина, выделяется 10 000 больших калорий тепла, а 1 килограмм бездымного пороха дает при сгорании примерно 800 калорий, то-есть раз в 12 меньше, чем бензин. Это значит, что килограмм бензина дает столько тепла, сколько его нужно для того, чтобы нагреть на один градус 10 000 литров воды, а килограмм пороха может нагреть на один градус всего лишь 800 литров воды.

Почему же не «стреляют» бензином?

Чтобы ответить на этот вопрос, надо выяснить, как горит бензин и как горит порох.

На открытом воздухе и бензин и бездымный порох горят не очень медленно, но и не очень быстро. Они горят, но не взрываются. Тут особой разницы между бензином и порохом нет.

Но совсем по-разному ведут себя бензин и порох, если их поместить в замкнутом, закрытом со всех сторон пространстве, лишенном притока воздуха, например за снарядом в стволе орудия, плотно закрытом затвором. Бензин в этом случае гореть не будет: для его горения нужен приток воздуха, приток кислорода.

Порох же в закрытом пространстве сгорит очень быстро: он взорвется и обратится в газы.

Горение пороха в закрытом пространстве — явление очень сложное, своеобразное, совсем не похожее на обычное горение. Такое явление называют взрывчатым разложением, взрывчатым превращением или просто взрывом, лишь условно сохраняя за ним более привычное название «горение».

Почему же порох горит и даже взрывается без доступа воздуха?

Потому что в самом порохе содержится кислород, за счет которого и происходит горение.

В замкнутом пространстве порох сгорает чрезвычайно быстро, газов выделяется очень много, и температура их весьма высока. В этом сущность взрыва; в этом отличие взрыва от обыкновенного горения.

Итак, чтобы получить взрыв бездымного пороха, нужно его зажечь непременно в замкнутом пространстве. Пламя тогда очень быстро, почти мгновенно, распространится по всей поверхности пороха, — произойдет его воспламенение. Порох быстро сгорит и превратится в газы.

Так протекает взрыв. Он возможен только при наличии кислорода в самом взрывчатом веществе.

В этом именно и заключается особенность пороха и почти всех других взрывчатых веществ: в них самих имеется кислород, и при горении они не нуждаются в притоке кислорода извне.

Возьмем, например, порох, который применяется в военном деле с давних времен: дымный, черный порох. В нем смешаны уголь, селитра и сера. Горючим здесь является уголь. В селитре содержится кислород. А сера введена для того, чтобы порох легче зажегся; кроме того, сера служит скрепляющим веществом, она соединяет уголь с селитрой. При взрыве этот порох далеко не весь обращается в газы. Значительная часть сгоревшего пороха в виде мельчайших твердых частиа осаждается на стенках канала ствола (нагар) и в виде дыма выбрасывается в воздух. Поэтому такой порох и называется дымным.

В современных орудиях применяют обычно бездымные, пироксилиновые или нитроглицериновые пороха.

В бездымном порохе, как и в дымном, содержится кислород. При взрыве этот кислород выделяется, и за его счет происходит сгорание пороха. Бездымный порох при сгорании весь превращается в газы и не дает дыма.

Итак, порох заменить бензином нельзя: в порохе есть все, что нужно для его горения, а в бензине нет кислорода. Поэтому, когда нужно добиться быстрого сгорания бензина в закрытом пространстве, например в цилиндре автомобильного мотора, приходится устраивать специальные сложные приспособления, чтобы предварительно смешать бензин с воздухом — приготовить горючую смесь.

Произведем несложный расчет.

Мы уже сказали, что 1 килограмм бензина при сгорании дает 10 000 больших калорий тепла. Но, оказывается, для сгорания каждого килограмма бензина нужно к нему присоединить 15,5 килограмма воздуха. Значит, 10 000 калорий приходится не на 1 килограмм бензина, а на 16,5 килограмма горючей смеси. Один же ее килограмм выделяет при горении всего около 610 калорий. Это меньше, чем дает 1 килограмм пороха.

Как видим, смесь бензина с воздухом уступает пороху и в калорийности.

Однако главное все же не в этом. Главное в том, что при взрыве пороха образуется очень много газов. Объем газов, образующихся при сгорании одного литра смеси бензина с воздухом, а также одного литра дымного и одного литра бездымного пироксилинового пороха, показан на рис. 34.

Такой объем газы заняли бы при охлаждении их до нуля градусов ц при давлении в одну атмосферу, то-есть при нормальном давлении. А объем пороховых газов при температуре взрыва (опять-таки при давлении в одну атмосферу) будет еще во много раз больше.

Из рис. 34 видно, что пироксилиновый порох выделяет газов в 4 с лишним раза больше, чем дымный порох при равных количествах по весу. Поэтому пироксилиновый порох сильнее дымного.

Но и этим еще не исчерпываются преимущества пороха перед обычным горючим, каким, например, является бензин. Громадное значение имеет скорость превращения пороха в газы.

Взрывчатое превращение порохового заряда при выстреле длится всего несколько тысячных долей секунды. Бензиновая смесь в цилиндре мотора горит раз в 10 медленнее.

Пороховой заряд 76-миллиметровой пушки целиком превращается в газы меньше чем за 6 тысячных (0,006) секунды.

Такой малый промежуток времени даже трудно себе представить. Ведь «миг» — мигание века человеческого глаза — длится около трети секунды. Пороховой заряд взрывается в 50 раз быстрее.

Взрыв заряда бездымного пороха создает в стволе орудия огромное давление: до 3000–3500 атмосфер, то-есть 3000–3500 килограммов на каждый квадратный сантиметр.

При высоком давлении пороховых газов и очень малом времени взрывчатого превращения и создается огромная мощность, которой обладает стреляющее орудие. Такой мощности в тех же условиях не создает ни одно из других горючих.