Вычисление давление продуктов горения пороха

Если бы горение пороха подчинялось законам идеальных газов и все взятое количество пороха обращалось в газы, то давление можно было рассчитать по уравнению Менделеева-Клайперона:

(2)

где – число грамм молей газа, образовавшегося при взрыве 1 кг пороха.

Величина – отношение массы пороха к объему, в котором проходит взрыв.

= ∆ – плотность заряжения.

(3)

Произведение – называют силой пороха и обозначают f.

Формула имеет вид: P = f · ∆ – справедливо для идеальных газов.

Физический смысл:

Сила пороха есть работа расширения 1 кг газа, охлаждающегося на Т⁰ при атмосферном давлении Р⁰. Повысить f можно таким изменением состава пороха, при котором Т и V₀.

Для реальных газов их состояние может быть описано уравнением Ван-дер-Ваальса:

где – внутреннее давление, обусловленное взаимным притяжением молекул.

– пренебрегаем: уравнение заменяется:

(4)

– называется коволюмом, учитывающий ту часть объема газа, которая представляет сумму сфер действия молекулярных сил и недоступна для движения молекул.

Величина коволюма согласно теоретическим расчетам приблизительно равна учетверенному объему самих молекул. Теоретический расчет объема молекул труден, а часто и невыполним. Поэтому при определении давления взрыва пользуются приближенной величиной коволюма газообразных продуктов, принимая ее равной 0,001 объема, который газы занимают при нормальных условиях.

Из уравнения (4) следует, что:

Это основная формула внутренней баллистики (выведена Л.Н. Шишковым в 1857 г).

Из этого уравнения следует, что:

а) давление тем больше, чем больше сила f и пороха;

б) наибольшее давление дадут те пороха, которые способны образовывать наибольший объем газов с малой теплоемкостью и выделить при этом относительно большое количество тепла.