При прибавлении к основной двойной смеси различных компонентов для образования состава скорость горения его изменяется. Это изменение зависит от всех разобранных выше факторов, от свойств добавок и характера взаимодействия между компонентами
состава. Поэтому изучение скорости горения многокомпонентных составов значительно сложнее, чем изучение горения основных двойных смесей.
Некоторые добавки, не участвующие в реакции горения, замедляют процесс. Такими замедлителями могут служить инертные, негорючие вещества – инфузорная земля и др. Иногда для ускорения реакции горения в состав вводят ускорители, или так называемые а к т и в а т о р ы, например, перекись марганца. Иногда для регулирования скорости горения смешивают две или несколько смесей, имеющих разные скорости горения.
Если при этом две смеси имеют один и тот же окислитель или горючее, получается так называемая т р о й н а я с м е с ь. Примером тройной смеси из одного окислителя и двух горючих является дымный порох, состоящий из калиевой селитры, серы и угля. Такие тройные смеси обычно имеют значительно большую скорость горения, чем каждая из исходных двойных смесей. Это явление можно объяснить схематично следующим образом. В первый момент возникновения горения начинает гореть горючее, имеющее большее сродство с кислородом; при этой реакции выделяется тепло, которое улучшает скорость горения второго горючего. Горение его будет в свою очередь способствовать более энергичному горению первого горючего. Таким образом процесс сравнительно быстро развивается, и скорость горения значительно возрастает. Следовательно, при горении тройной смеси реакция проходит чрезвычайно энергично, скорость горения значительно превышает скорость горения двойных смесей.
Дымный порох можно рассматривать как состав, образованный двумя двойными смесями:
1-я смесь – калиевая селитра KNO3 + уголь С;
2-я смесь – калиевая селитра KNO3 + сера S.
Первая смесь имеет скорость горения 5 см/сек. Вторая смесь при обыкновенных условиях совсем не загорается, а нагревается до 100 градусов горит слабо. Тройная смесь (порох) горит со скоростью 1 – 0,6 см/сек.
Экспериментально скорость горения наиболее просто определяется следующим образом. Состав прессуется в виде цилиндра определенных размеров, воспламеняется от определенного начального импульса, и с помощью секундомера определяется продолжительность его горения.
§ 8. ИЗУЧЕНИЕ ПРОДУКТОВ РЕАКЦИИ ГОРЕНИЯ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ
В результате сгорания пиротехнического состава получается газообразные и твердые продукты. Изучение их позволяет точно установить ход реакции, изучить процесс их горения и на этой основе видоизменить состав в соответствии с требованиями, предъявляемыми к нему.
Обычно исследуют: а) продукты сгорания, б) объем газов, в) вес твердых продуктов (шлаков).
Х и м и ч е с к и й а н а л и з п р о д у к т о в с г о р а н и я производится после охлаждения их. Состав сжигается в герметически закрытом специальном приборе, затем его охлаждают до комнатной температуры и через отвод улавливают образовавшиеся при реакции газы, а затем прибор открывают и из него извлекают твердые продукты.
О б ъ е м о б р а з о в а в ш и х с я г а з о в м о ж н о о п р е д е л и т ь о п ы т н ы м п у т е м и т е о р е т и ч е с к и н а о с н о в а н и и р а с ч е т а.
Определить объем газов опытным путем в процессе горения при температуре, иногда доходящей до 2000 – 3000 градусов, практически невозможно. Это определение производится в особых герметически закрытых приборах, после охлаждения их до нормальной комнатной температуры, как указано выше. Кроме того, объем полученных газов может быть рассчитан по увеличению давления, отмечаемого манометром. Можно также перевести газы в газометр, в котором их объем отсчитывается после приведения к атмосферному давлению.
Теоретический расчет объема газов производится по уравнению реакции горения пиротехнического состава. Основанием для расчета служит закон Авогадро-Жерара. По этому закону «в равных объемах газов при одинаковых условиях давления и температуры содержится одинаковое количество молекул». Следовательно, объем 1 граммолекулы газа при определенных условиях давления и температуры будет величиной постоянной для всех газов, независимо от их свойств и состава.