Горение порохов в помещении постоянного объема

Зажженный в стволе порох разлагается частью на газообразные, частью на твердые вещества с выделением значительного количества тепла, усиливающего упругость газов и частично расплавляющего твердые вещества. Так, заряд черного пороха дает по весу около 40 проц. газообразных продуктов, которые при обычном атмосферном давлении и температуре замерзания воды заняли бы объем в 260—280 раз больше объема заряда пороха. Но при горении черного пороха освобождается около 700— 740 единиц тепла, и газы нагреваются до 2200—2400°. А так как при 273о упругость газа увеличивается вдвое, при 546° — втрое и так далее, то при 2200° упругость их была бы около 2600 атмосфер. Но так как около 0,6 того объема, в котором помещался заряд, заняты твердыми остатками (при 2200°, конечно, жидкими, расплавленными), то для газов остаются только остальные 0,4 объема заряда вместо 2600 объемов, соответственно давление газов повышается до (2600:0,4 = 6500) 6500 с небольшим атмосфер.

Таким образом, дело идет о сожжении пороха в каком-нибудь постоянном объеме, в прочном помещении, наполненном порохом. При этом все равно, будет ли эта прочная камера иметь объем в 1 см3, так что при наполнении вместит всего 1 г пороха, или она будет в 1 м3 и поэтому вместит целую тонну пороха: упругость газов в момент наивысшей температуры и давление, измеряемое в атмосферах, будут в обоих случаях около 6550 атмосфер, а при охлаждении до нуля — около 700 атмосфер (280:0,4=700). Это происходит потому, что единица измерения относительна. Ведь атмосфера земного шара на уровне моря нормально давит на каждый сантиметр поверхности с силой, приблизительно равной 1 кг, какой бы величины ни была эта поверхность. Но общая сумма давления на всю поверхность, конечно, зависит от ее величины: если поверхность в 1 мм2, то давление одной атмосферы на нее будет равно 10 г (так как 1 мм2 в 100 раз меньше 1 см2), а на поверхность в 1 м2 давление атмосферы будет равно 10 т, так как 1 м2 в 10 000 раз больше 1 см2.

При нитропорохах твердые остатки составляют всего 20—10 проц, веса заряда и даже меньше, да и самый заряд того же объема весит в 2—3 раза меньше заряда черного пороха, поэтому нагара и дыма получается несравненно меньше, чем при черном порохе (в 10—20 раз меньше). Газообразных продуктов горения получается около 800—1000 объемов заряда (приводя к нормальному атмосферному давлению и температуре замерзания. воды). Кроме того, большую часть газов, получаемых от сгорания черного пороха, составляет угольная кислота, которая приблизительно в полтора раза тяжелее воздуха и поэтому рассеивается очень медленно. Всякий видел, как долго стоит облако газа, наполненного твердыми частицами (дым), подле охотника, выстрелившего в тихую погоду, и как медленно дым выползает после того из дула. Продукты же горения нитропороха состоят приблизительно наполовину из водорода, который в 14 раз легче, чем воздух, и в значительной части из водяного пара, который тоже легче воздуха.

Точнее состав даваемых нитропорохами газов определяется так. Большинство этих порохов из 1 г дают около 800—900 см3 газов (считая на охлажденные газы), из которых обыкновенно около 150—200, а у нитроглицериновых порохов и до 235 см3 составляет водяной пар. Из 600—750 см3 постоянных газов водород составляет от. 10 до 27 проц. (он же, конечно, входит, кроме того, и в состав пара), чаще около 20—-25 проц. Азот составляет от 10 до 20 проц,, обыкновенно около 12—16 проц. Окись углерода, т. е. угарный газ, составляет от 37 (у некоторых нитроглицериновых порохов) до 53, обыкновенно — около 50 проц. Метан, т. е. рудничный или болотный газ, составляет ничтожную примесь, не превосходя 1 проц., обычно несколько менее. Наконец, угольная кислота составляет у пироксилиновых порохов около 8—20 проц., чаще около 52—15 проц., и только у некоторых нитроглицериновых порохов до 25—32 проц.

Поэтому прозрачное, легкое облачко после выстрела нитро-порохом рассеивается в воздухе впятеро скорее, да и самый звук от столкновения этих газов с воздухом, когда они вырываются из дула (удар выстрела), много слабее, чем звук, производимый тяжелыми массами угольной кислоты. Температура при горении нитропорохов, состоящих из пироксилина, близка к той, что получается и при черных порохах, но значительная примесь нитроглицерина поднимает температуру на несколько сот градусов.