Explosion TNT !

[evrardo]

Bonjour,
Je voudrais comprendre le mécanisme d'une explosion, par exemple de TNT.
La matière est brutalement transformée en gaz qui explose, mais est ce que vous savez de combien le volume initial s'expanse?
Merci pour vos explications.
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[invitec9c0a685]

Bonjour,
La décomposition est environ la suivante
2 (C7H5(NO2)3) donne 12 CO+C2+5H2+3N2
approximativement
230g d'explosif TNT donne environ 1000 litre de gaz et la température d'explosion est de l'ordre de 2400°
La densité du TNT est d'environ 1,5kg/litre et sa vitesse de détonation est de l'ordre de 6700m/s
Cordialement

[evrardo]

Bonjour,
La décomposition est environ la suivante
2 (C7H5(NO2)3) donne 12 CO+C2+5H2+3N2
approximativement
230g d'explosif TNT donne environ 1000 litre de gaz et la température d'explosion est de l'ordre de 2400°
La densité du TNT est d'environ 1,5kg/litre et sa vitesse de détonation est de l'ordre de 6700m/s
Cordialement

Salut MCt...merci pour l'info.
ça fait une expansion énorme, 6900 fois le volume initial!

[Boumako]

Bonjour

ça fait une expansion énorme, 6900 fois le volume initial!

En réalité ça fait 2 fois plus, il y a une erreur dans le calcul.

[A voir en vidéo sur Futura]

[evrardo]

Bonjour
En réalité ça fait 2 fois plus, il y a une erreur dans le calcul.

salut Boumako.
Où une erreur?
230g de Tnt à 1600g/l de masse volumique, cela fait 0,143 litres.
Le volume expansé étant de 1000 litres, soit 1000/0,143 = 6957.
Non?

[invitecb7c417d]

Bonjour, je trouve un facteur de 2,93400 V_finale/V_initial ...

Mon calcul : PV=nRT <=> V_ini=((230/157)x8,314x2873)/101325=345 L
V_final=1000 L d'où =2,9

Environ 3 fois plus à la louche

[Boumako]

salut Boumako.
Où une erreur?
230g de Tnt à 1600g/l de masse volumique, cela fait 0,143 litres.
Le volume expansé étant de 1000 litres, soit 1000/0,143 = 6957.
Non?

Si on reprend la formule donnée plus haut 2 moles de TNT produisent 12 moles de CO, 5 de H₂ et 3 de N₂ plus 2 moles de C (C₂, ça n'existe pas) que je compte pas car je considère qu'il reste solide et que le volume est négligeable. Au total on a donc 20 moles de gaz à 2400°C. Le volume molaire à cette température est égal à R * T / P = 8.31 * (2400+ 273) / 101300 = 0.22m³, multiplié par 20 = 4.38m3
Pour une mole de TNT (230g) on a la moitié, soit 2.2m³ ou 2200 litres de gaz, et non 1000 litres

[FC05]

Franchement, le volume, ça ne veut rien dire (vu que ça dépend de la température et de la pression).

De fait la réaction est tellement rapide que l'on devrait plutôt considérer qu'elle se passe à volume constant.
Le calcul de pression pourrait donner une idée (fausse, vu qu'à ces pressions le gaz n'est plus parfait).

[invitecb7c417d]

Bah il suffit de calculer l'énergie libre F, non ? Avec le front d'onde de pression supersonique 6700 m/s ...

PS : je veux dire que je suis en accord avec ta remarque FC05

[Boumako]

Franchement, le volume, ça ne veut rien dire (vu que ça dépend de la température et de la pression).

De fait la réaction est tellement rapide que l'on devrait plutôt considérer qu'elle se passe à volume constant.
Le calcul de pression pourrait donner une idée (fausse, vu qu'à ces pressions le gaz n'est plus parfait).

Oui bien sur, je ne faisais que souligner une erreur de calcul. Le ratio du volume est néanmoins instructif, même si il ne détermine pas vraiment l'efficacité de l'explosif.

[evrardo]

Bonjour, je trouve un facteur de 2,93400 V_finale/V_initial ...

Mon calcul : PV=nRT <=> V_ini=((230/157)x8,314x2873)/101325=345 L
V_final=1000 L d'où =2,9

Environ 3 fois plus à la louche

Ok, si tu la fais avec pv=nrt, alors je m'incline.

[Boumako]

Ok, si tu la fais avec pv=nrt, alors je m'incline.

Le problème c'est que ce calcul est faux également.

[invitec9c0a685]

1000 litre ou 2000 litre
l'ordre de grandeur de ma réponse n'est pas mauvais car la loi des gaz parfais n'est plus respectée.
Je pense avoir donné une réponse honnête sans compter que la température est légèrement inférieure à 2400°

[Boumako]

Je suis d'accord ; il n'en reste pas moins vrai que cette réponse n'était pas correcte. Quitte à annoncer une valeur autant être capable de la calculer correctement.

[invitec9c0a685]

Je suis d'accord ; il n'en reste pas moins vrai que cette réponse n'était pas correcte. Quitte à annoncer une valeur autant être capable de la calculer correctement.

dites moi "boumako", vous avez des sources à propos de votre volume gazeux pour 1mole de TNT de 2000 litre... Parce que moi, j'en ai des sérieuses pour le volume de 1000litre

[Boumako]

J'ai fais le calcul détaillé plus haut sur la base de l'équation que tu as donné ; libre à toi de vérifier, c'est du niveau chimie collège.

Le problème n'est pas mon calcul, mais l'équation que tu as recopié sans chercher à comprendre. En réalité plusieurs réactions de décomposition simultanées se produisent : La stœchiométrie est plus complexe, et produit statistiquement moins de gaz de moles de gaz que le cas idéal.

[invitec9c0a685]

J'ai fais le calcul détaillé plus haut sur la base de l'équation que tu as donné.

Hé bien tu as eu tort... tu aurais bien dû te douter vu la formulation approximative que j'ai donné que j'indiquais la véritable valeur globale expérimentale du volume gazeux d'une mole de TNT pour l'ensemble de toutes les réactions que je n'ai pas cité.
en Fait je me suis contenté de donner la principale.

[invitecb7c417d]

Le problème c'est que ce calcul est faux également.

Oui d'ailleurs j'allais le dire, mais bon c'était pour donner les billes, car je n'ai pas tenu compte de la décomposition réactive (et alors c'est plus bien loin, on est dans les ordres de grandeurs) : en tout cas ça serait plutôt 0,22 m³/mol, si on chipote ; et puisque le C₂ n'existe pas (tout doit être gazeux) d'où 2(C7H5(NO2)3) + O₂ => 12CO + CO₂ + 3N₂ + 5H₂O donc 21 moles si on va par là : la t° fera brûler tout le C avec le dioxygène de l'air car un explosif ça laisse peu de cendres ... et si on tient compte de l'inertie ... perte par rayonnement, convection voir conduction, etc ... on en sort pas

Alors on ne s'emballe pas svp, d'ailleurs je sais plus kikicritiki

[Boumako]

Hé bien tu as eu tort... tu aurais bien dû te douter vu la formulation approximative que j'ai donné que j'indiquais la véritable valeur globale expérimentale du volume gazeux d'une mole de TNT pour l'ensemble de toutes les réactions que je n'ai pas cité.
en Fait je me suis contenté de donner la principale.

Pourquoi donner des informations erronées dans ce cas ? Avec une erreur grossière dans la formule qui plus est. Il ne s'agit pas de la réaction principale (ce que tu as lu sur wiki) puisque le volume de gaz est plus faible que ce que la stœchiométrie laisse croire.

[Jaunin]

Bonjour,
Quelques informations ci-jointes.
Cordialement.
Jaunin__


http://forums.futura-sciences.com/ph...-fermee-2.html

http://www.ineris.fr/centredoc/4.pdf

[invitec9c0a685]

Pourquoi donner des informations erronées dans ce cas ? Avec une erreur grossière dans la formule qui plus est. Il ne s'agit pas de la réaction principale (ce que tu as lu sur wiki) puisque le volume de gaz est plus faible que ce que la stœchiométrie laisse croire.

Erreur à nouveau, les données que j'ai mises environ quelques heures après l'énoncé de la question ont été intégralement tirée de la page 418 du cours des mines sur les poudres et explosifs de Mrs Vennin Burlot et Lécorché édité en 1932... Malgré tout, j'ai considéré peut être à tort que ces données étaient encore pertinentes vu qu'à l'époque déjà, les allemands en avaient fabriqué 72 000 tonnes une vingtaine d'années auparavant et que bon grés mal grés, ils connaissaient quand même à l'époque les données générales grossières de cet explosif.

[evrardo]

page 418 du cours des mines sur les poudres et explosifs de Mrs Vennin Burlot et Lécorché

Brulôt et L'écorché, on écrit un livre sur les explosifs! Il faut le faire non!

Finalement, on est où de ma question initiale?
Quel est le volume d'expansion d'une quantité de Tnt?

[Jaunin]

Peut être là:

http://fr.wikipedia.org/wiki/Trinitrotolu%C3%A8ne

[invitecb7c417d]

Bonjour evrardo, tu peux lire le pdf de Jaunin, très instructif pour ma part, merci

Il y a notamment des chapitres sur l'équivalence en TNT (solide donc) mais sur des mélanges de gaz (comburant + combustible), plus facile à décrire et à paramétrer, ça devrait répondre à ta question

Et je profite de cette remonté pour dire que j'ai poussé des calculs (hier soir dans le sens explosion sphérique, et pas champignon ou autres) et je tombe sur une eqtx diff que j'arrive pas à résoudre ... d'ailleurs mes hypothèses sont simplistes et on voit là la difficulté qui apparait tout de suite ... (je peux l'écrire grossièrement, si intéressé(e)(s) ? ).

Donc evrardo, tout dépend de ce que tu souhaites : un bon modèle (le pdf) ; une eqtx diff à résoudre => un modèle très simpliste ; ou bien en réalité => là t'as qu'a trouver des preuves "réelles" (vidéos de cratères, ou dégâts provoqués, ou la boule de feu, ...) le plus dur étant d'être sûr de ses sources ... et de comparer/calculer le facteur "réel statistiques" !

Sinon l'explication simple est [combustion rapide <=> onde de pression à haute t° <=>Régime laminaire devient Régime turbulent (ça remélange les imbrûlés + air + le transfert de chaleur) <=> combustion rapide qui accélère (tant qu'il y a du combustible, ou de l'explosif)]=le cycle de propagation ; tout ça étant sensiblement affecté par pleins de choses (genre obstacle ; impuretés ; etc ...)

Il y a le triangle du feu et l'hexagone de l'explosion

+

[ansset]

oui, avec un bémol.
le terme "TNT" regroupe différents types d'explosifs. ( avec le même principe de base )
par exemple, celui qui entraîne le départ d'une bombe nucléaire n'a pas la même composition.
Cdt.

[invitec9c0a685]

j'ai joint une photo de la page 418 du livre...
Effectivement la tolite (TNT) entre dans la composition de nombreux types d'explosifs où l'on insert des accélérateurs (poudre d'aluminium...) pour augmenter la vitesse de détonation mais aussi des sels oxydants pour augmenter la puissance.
Cordialement

[evrardo]

oui, avec un bémol.
le terme "TNT" regroupe différents types d'explosifs. ( avec le même principe de base )
par exemple, celui qui entraîne le départ d'une bombe nucléaire n'a pas la même composition.
Cdt.

Salut anssett
Je pensais que c'était de la cordite qui était utilisée pour déclencher une bombe atomique.

Pièce jointe 280146
j'ai joint une photo de la page 418 du livre...
Effectivement la tolite (TNT) entre dans la composition de nombreux types d'explosifs où l'on insert des accélérateurs (poudre d'aluminium...) pour augmenter la vitesse de détonation mais aussi des sels oxydants pour augmenter la puissance.
Cordialement

ça se complique là!
Donc au final, on retient l'explication de Boumako message 7: Pour une mole de TNT (230g) on a la moitié, soit 2.2m3 ou 2200 litres de gaz

[ansset]

oui evrardo, mais j'ai un peu noyé le poisson, car c'est plus complexe que cela.
même si la cordite fut utilisée au début.

[ansset]

re salut evrardo.
à l'époque ou j'ai travaillé sur le sujet , j'étais "estampillé" secret défense.
alors il est fort probable que mes recherches de l'époque soient HS, mais je ne veux pas pas prendre de risque.
pour les tester, on avait un site près de Reims, et j'étais basé à Vaujours
avec une masse de détonateur d"environ 1 kg ou 2 et un mur en métal derrière avec des ptits trous pour capter les faibles radiations et faire des mesures d'efficassité du système.
le mur en question faisait ( dans ma mémoire ) environ 3 m de haut sur 3 de large et posé sur une table de même taille.
( en forme de L )
d'ou un poids d'environ 5 tonnes dont la moitié posée au sol. ( tu vois : en L avec le socle en arrière )
la détonation de la petite boite d'environ 2kg faisait reculer le mur de 2 à 3 metres.
après on restaient sous 3 m de terre le temps que les hommes en blancs vérifient que les radiations étaient acceptables.
car il y avait un peu de radioactivité dans l'engin, juste pour les mesures.
nous même étions déguisés en cosmonautes....
j'étais là pour vérifier que les mesures étaient exploitables pour les simulations.
mais je ne peux rien rire de plus sur les matériaux initiaux.
tu peux le comprendre.
Cdt

je crois que les 2 sites sont fermés actuellement pour cause de radiations

[ansset]

ps : quand je parle de mur , c'était évidemment en acier renforcé.
il devait faire entre 20 à 30 cm d'épaisseur.