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Alt 10.09.2002, 21:05   #1   Druckbare Version zeigen
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Berechnung von Sprengkraft

Hallo!
Vielleicht Könnt ihr mir ja helfen:

Ich hab von nem Kollegen gehört, man könnte die Sprengkraft eines Explosivstoffes berechnen, z.B. durch entstehende Gasmengen und dem dementsprechenden Druckanstieg. Nur wie mach ich das? Wenn ich zum Bleistift TNT (2,4,6-Trinitrotoluol) zünde, zerfällt es dann in CO2 und Nitrose Gase? und wenn ja woran seh ich wieviel dabei entsteht?

hoffe euch fällt was dazu ein

Thanx
George
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Alt 10.09.2002, 23:05   #2   Druckbare Version zeigen
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Beiträge: n/a
"zum Bleistift" ?



man könnte den neuen druck mit folgender apparatur bestimmen:

abgeschlossener 4 eckiger raum mit einer beweglichen wand..hierin wird der sprengstoff gezündet...die eine wand des raumes die z.B mit einer metallfeder verbunden ist dehnt sich dabei nach aussen aus...die stärke der dehnung der metallfeder könnte man z.B optisch bestimmen.

Der Sprengstoff muss natürlich in bekannte verbindungen komplett zerfallen so das man stöchiometrische berechnungen durchführen kann.

Wenn man die enstehenden gasen nach der explosion kennt lässt sich mit der formel Vp=TRn und dem druck auf die wand die enstandenene stoffmenge der gase berechnen --> x mol eines gases nehmen unter konst. bedingungen immer gleich viel volumen ein.
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Alt 11.09.2002, 13:04   #3   Druckbare Version zeigen
Adam Männlich
Moderator
Beiträge: 8.039
@George

Bestimmung Sprengkraft aus der seismischen Amplitude

Unterirdische Explosionen und Erdbeben haben nicht nur lokale Auswirkungen: Ein Teil der freigesetzten Energie breitet sich in Form von elastischen Wellen im Erdkörper und an dessen Oberfläche aus.

Das durchlaufende Material wird dabei elastisch verformt, d. h. es kehrt nach der Deformation in seinen ursprünglichen Zustand zurück.

Der Widerstand, den ein Material den beiden Verformungsarten Kompression und Scherung entgegensetzt, wird durch das Kompressionsmodul K und Schermodul G beschrieben: Je weniger ein Körper der Belastung nachgibt, desto größer ist das entsprechende Modul. Für Flüssigkeiten z. B. gilt G = 0, da sie einer Scherung keinerlei Widerstand entgegensetzen.

Diesen beiden Verformungsarten entsprechen die beiden möglichen elastischen Wellen: Kompressionswellen und Scherwellen. Die sich innerhalb des Erdkörpers ausbreitenden Wellen nennt man, im Gegensatz zu den Oberflächenwellen, Raumwellen.

Bei der unterirdischen Explosion einer Atombombe wird, im Gegensatz zu einem Erdbeben, Energie nahezu gleichmäßig nach allen Richtungen hin angestrahlt. Dabei bilden sich im Gestein Kompressionswellen aus, die unabhängig vom Standort des Beobachters einen positiven, ersten Ausschlag im Seismogramm erzeugen. Als Maß für die Stärke eines solchen seismologischen Ereignisses benutzen Seismologen die Magnitude. Diese Größe wird aus der Amplitude der gemessenen Welle und der Entfernung von der Quelle berechnet. Für die verschiedenen Wellentypen gibt es unterschiedliche Magnitudenskalen. Bei der Raumwellenmagnitude (mb) werden die Amplituden jener Wellen gemessen, die durch das Erdinnere gelaufen sind. Für die Berechnung der Sprengkraft W (in Einheiten von 1000 Tonnen des konventionellen Sprengstoffs TNT gemessen, kurz: kt TNT) werden Formeln folgender Art benutzt:

mb = c1 x log (W) + c2

Die Konstanten c1 und c2 hängen davon ab, wie die Gesteine im Untergrund der Testgebiete beschaffen sind (Festgestein, Lockersedimente) und vom Laufweg, den die Wellen zwischen Quelle (Ort der Explosion) und Empfänger (Seismometer) zurücklegen müssen. Um eine genaue Bestimmung der Konstanten zu ermöglichen, sind ?Eichsprengungen? (Zündung einer Bombe mit bekannter Sprengkraft) innerhalb der Testgebiete notwendig. Fehlen diese Testsprengungen, können die auftretenden Unsicherheiten bei der Bestimmung dazu führen, daß ein registriertes Ereignis der Magnitude mb = 5 im ungünstigsten Fall von einer 100 kt Bombe oder im idealen Fall von einer 10 kt Bombe stammt.
Entkopplung (decoupling)

Um einen Kernwaffentest zu verheimlichen, gibt es die Möglichkeit einer ?Entkopplung? der Explosion vom umgebenden Gestein, indem man die Bombe innerhalb eines Hohlraumes (Kaverne) zündet. Stabile Hohlräume können jedoch nur in Festgestein (z. B. Granit) und Salzlagerstätten geschaffen werden. Beispielsweise ist für die Entkopplung einer Bombe mit der Sprengkraft von 50 kt TNT eine Kaverne mit einem Radius von mindestens 60 m notwendig. Der dabei anfallende Aushub erfordert enorme bergmännische Aktivität, die den Spionagesatelliten sicher nicht verborgen bleiben dürfte.

Um sicherzugehen, basiert der deutsche Dreistufenplan zur Kontrolle eines Teststoppabkommens auf einer hoch eingeschätzten Entkopplung. So wird bei der dritten Phase davon ausgegangen, daß es möglich ist, eine Bombe mit 1 kt TNT Sprengkraft auf eine zu beobachtende Stärke von 5 t TNT zu dämpfen, aber auch solche geringen Stärken lassen sich noch von einem regionalen Seismometern in der Nähe des Testgebietes registrieren und entdecken. Allerdings darf der Abstand höchstens 500 ? 1000 km betragen. Da die Stationen innerhalb der zu kontrollierenden Länder stationiert werden müssen, kommen nur unbemannte, selbständig arbeitende Seismometer in Frage, die ständig von allen Vertragspartnern abgefragt werden können. Stationen dieser Art sind aber bereits von Spezialisten der amerikanischen Sandia National Laboratories entwickelt worden. 3
Meßtechnik heute

Die seismische Meß- und Interpretationstechnik hat in den letzten Jahren von der Elektronik und den Möglichkeiten der Datenverarbeitung profitiert. Mit Seismometern können noch Bodenbewegungen in der Größenordnung von ?Nano-Metern? (Millionstel Millimeter) erfaßt werden., Ihr Auflösungsvermögen wird nicht mehr durch eine unzureichende Technik begrenzt, sondern nur noch durch die Unruhe des Erdbodens. Diese immer vorhandene ?Bodenunruhe? wird sowohl durch natürliche (z. B. Wind, Meeresbrandung) als auch durch künstliche Quellen (Industrie, Verkehr) hervorgerufen. Die kurzperiodische Bodenunruhe geht mit der Tiefe drastisch zurück. Daher installiert man Seismometer neuerdings bis zu 300 Meter Tiefe (Bohrlochseismometer). Ein ?Array? ist die Anordnung von mehreren Seismometern in einem Gebiet mit der Ausdehnung von einigen Kilometern bis einigen 100 Kilometern. Die Messungen werden auf Magnetband aufgezeichnet und mit Hilfe großer Computer verarbeitet (z. B. ?stapeln?). Mit einem einzigen Array ist schon eine sehr gute Lokalisation der Quelle möglich (Richtantenne). Heute sind sogar schon Arrays in Betrieb, die mit Bohrlochseismometern arbeiten. Sie stellen z. Zt. den höchsten technischen Standard dar. Die für die Erdbebenforschung installierten Seismometer messen die Bodenbewegungen meist nur im Bereich von 1 bis 10 Hz. Um besser zwischen Kernexplosionen und Erdbeben unterscheiden zu können (der Frequenzinhalt der erzeugten Wellen ist unterschiedlich), wird der Frequenzbereich auf 0,01 ? 10 oder sogar bis 30 Hz ausgedehnt (Breitbandregistrierung).



Quelle: http://www.uni-muenster.de/PeaCon/wuf/wf-85/8550300m.htm
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Wenn jemand ein Problem erkannt hat und nichts zur Lösung des Problems beiträgt, ist er selbst ein Teil des Problems.
Adam ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.09.2002, 16:49   #4   Druckbare Version zeigen
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Beiträge: n/a
Is ja alles recht interessant, aber was mich interessiert ist die Berechnung...für Versuche fehlt mir das Material, sowohl Sprengstoff als auch dementsprechender Raum! Gibt's nicht irgendwo Infos in was TNT zerfällt? (Wie gesagt, ich tippe auf CO2 und diverse nitrose Gase, aber in welchen Mengen? Volumen kann man ja über Gasgesetz ausrechnen)
Trotzdem Danke erstmal für die Antworten
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Alt 11.09.2002, 16:59   #5   Druckbare Version zeigen
hippie Männlich
Mitglied
Beiträge: 5.283
Der Römpp gibt für TNT eine Explosionswärme von 4250 kJ7kg und ein Normalgasvolumen von 730 l/kg an.
Zudem steht da weiter:
Aus Explosionswärme u. Normalgasvolumen läßt sich das sog. Berthelotsche Produkt ableiten als Maß für die Arbeitskraft eines Explosivstoffes.

Quelle: CD Römpp Chemie Lexikon – Version 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995

Zum Stichwort "Berthelot explosion" leiferte google u.a. folgendes:
http://www.fas.org/man/dod-101/navy/docs/es310/chemstry/chemstry.htm
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hippie
Erwin kann mit seinem Psi/kalkulieren wie noch nie/doch wird jeder leicht einsehn/Psi lässt sich nicht recht verstehn -- E. Hückel
hippie ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.09.2002, 17:02   #6   Druckbare Version zeigen
buba Männlich
Mitglied
Beiträge: 18.460
Zitat:
Originalnachricht erstellt von George
für Versuche fehlt mir das Material, sowohl Sprengstoff als auch dementsprechender Raum
... und das erforderliche Fachwissen.
buba ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.09.2002, 17:39   #7   Druckbare Version zeigen
Harasser Männlich
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Beiträge: 396
Falls du Wissen willst, welche Gase exakt entstehen wenn man TNT zündet, es sind CO2, H2 O, N2 und O2
Harasser ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.09.2002, 17:44   #8   Druckbare Version zeigen
Adam Männlich
Moderator
Beiträge: 8.039
@George


Theoretisch könnte man es auch mit einem Bombenkalorimeter versuchen.
Wie gesagt ..theoretsich..

http://www.physik.uni-muenchen.de/didaktik/U_materialien/leifiphysik/web_ph09/umwelt_technik/08heizwert/heizwert.htm


.
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Adam ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.09.2002, 18:32   #9   Druckbare Version zeigen
hippie Männlich
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Beiträge: 5.283
heist nicht umsonst b o m b e n kalorimeter...
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hippie ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.09.2002, 19:04   #10   Druckbare Version zeigen
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Zitat:
Originalnachricht erstellt von Harasser
Falls du Wissen willst, welche Gase exakt entstehen wenn man TNT zündet, es sind CO2, H2 O, N2 und O2
Nein.

Der Sauerstoffmangel im Molekül von Trinitrotoluol bedingt bei der Detonation die Entstehung giftiger und brennbarer Gase (CO, HCN, CH4 und H2). Das schließt seine Verwendung für sich allein als Bergbausprengstoff unter Tage aus, mindert aber nicht die militärische Einsatzfähigkeit.

aus: Militärchemie - Eine Einführung von Erich Ammedick
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Alt 11.09.2002, 20:23   #11   Druckbare Version zeigen
Adam Männlich
Moderator
Beiträge: 8.039
Zitat:
heist nicht umsonst b o m b e n kalorimeter...

Jo, aber ich glaube nicht um darin TNT zu zünden


.
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Alt 11.09.2002, 20:42   #12   Druckbare Version zeigen
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@buba
Hatte auch nicht vor so was zuhause durchzuziehen...so von wegen fachwissen und so, interessiert mich halt mal wie weit man so was durch stöch. berechnen kann!
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Alt 11.09.2002, 21:04   #13   Druckbare Version zeigen
FK Männlich
Moderator
Beiträge: 60.898
Zitat:
Originalnachricht erstellt von AV

man könnte den neuen druck mit folgender apparatur bestimmen:

abgeschlossener 4 eckiger raum mit einer beweglichen wand..hierin wird der sprengstoff gezündet...die eine wand des raumes die z.B mit einer metallfeder verbunden ist dehnt sich dabei nach aussen aus...die stärke der dehnung der metallfeder könnte man z.B optisch bestimmen.
Du würdest höchstens die Flugweite der Metallsplitter bestimmen können....

@George
C7H5N3O6
So wenig Sauerstoff, dass nicht mal jeder Kohlenstoff welchen ab kriegt. Daher gibts bei der Explosion auch Einiges an Ruß.

Der aus dem Gasvolumen bei Explosionstemperatur und der Dichte des Sprengstoffs berechnete Druck gibt nicht die wahren Verhältnisse wieder - auf Grund des Mechanismus der Explosionsausbreitung (Zündung durch Stoßwelle) in Sprengstoffen treten erheblich höhere Drücke auf.

Gruß,
Franz
__________________
Gib einem Mann einen Fisch, und Du ernährst ihn für einen Tag.
Lehre ihn das Fischen, und Du ernährst ihn für sein ganzes Leben.

Nichts, was ein Mensch sich auszudenken in der Lage ist, kann so unwahrscheinlich, unlogisch oder hirnrissig sein, als dass es nicht doch ein anderer Mensch für bare Münze halten und diese vermeintliche Wahrheit notfalls mit allen ihm zur Verfügung stehenden Mitteln verteidigen wird.

Stellt bitte Eure Fragen im Forum, nicht per PN oder Email an mich oder andere Moderatoren! Ich gucke nur ziemlich selten in meine PNs rein - kann also ein paar Tage dauern, bis ich ne neue Nachricht entdecke...

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