问题

把很强的炸药放在一个足够结实的铁球里面用引线点燃,如果铁球的强度足够大不能让炸药炸开,那会是什么情况?

回答
这是一个非常有趣且充满想象力的问题!我们可以从物理学的角度来推演一下,当一个非常强大的炸药被包裹在一个强度极其巨大的铁球内,并被引线点燃,但铁球却能完全承受住爆炸的冲击时,可能会发生一系列令人惊叹的现象。

首先,我们需要理解炸药爆炸的核心机制。炸药爆炸的本质是剧烈的化学反应,在这个反应过程中,大量的固体或液体炸药瞬间转化为高温高压的气体(主要是氮气、二氧化碳、水蒸气等)。这个过程的速度极快,产生的气体体积会瞬间膨胀数百甚至数千倍。

以下是详细的推演过程:

1. 瞬时的超高压气体产生与压缩:

点燃与反应开始: 引线将火花或热量传递给炸药,触发炸药分子内部的化学键断裂,进入一个极其快速的链式反应。
气体体积瞬间膨胀: 炸药迅速转化为高温(通常在几千摄氏度)和超高压的气体。这个过程发生得如此之快,以至于“爆炸”这个词本身就描述了这种快速的压力和体积变化。
气体对铁球内壁的巨大冲击: 这些高温高压的气体,其产生的压力远超我们日常所见的任何压力。即使是强大的TNT炸药,其爆炸瞬间产生的压力也能达到几百甚至上千个大气压(几十到几百兆帕斯卡)。
铁球的完美“容器”作用: 在你的设定中,铁球的强度“足够大,不能让炸药炸开”。这意味着铁球能够完美地约束住这些瞬间产生的高压气体。

2. 理想情况下的能量转移与共振:

能量不向外释放,全部传递给铁球内部: 正常情况下,炸药爆炸产生的能量会以冲击波(压力波)和高温气体的形式向四面八方扩散,这就是我们所说的“爆炸”。但在你的设定下,这部分能量无法通过破坏铁球来释放。
能量传递给铁球的结构: 爆炸产生的巨大能量会以极高的速度传递给铁球的内壁。
铁球的形变与振动(微观层面): 尽管铁球不会被“炸开”,但它绝不会像一个完全刚性的物体那样毫无反应。铁球的金属原子会受到极大的动量冲击,导致铁球内部发生极其微小的、瞬间的形变和振动。可以想象成用锤子重击一个极其坚固的金属球,金属球会发生瞬间的形变,虽然这个形变小到肉眼无法察觉。
能量以声波或弹性波形式在铁球内部传递: 爆炸产生的巨大压力波会以极高的速度在铁球的金属晶格中传播。这本质上是一种极强的“声音”或弹性波。
共振的可能性: 如果炸药爆炸产生的能量频率与铁球自身的固有振动频率恰好匹配或非常接近,就有可能产生共振。共振会放大振动的幅度,虽然铁球依然不会炸裂,但内部的振动会变得非常强烈。

3. 最终的“状态”——极高温、高压的“内部蒸笼”:

持续的高温高压: 炸药反应产生的气体温度和压力非常高,并且由于铁球的密封性,这些高温高压的气体会被完全困在里面。
能量的转化与储存(热能): 随着时间的推移,虽然最初的爆炸冲击波会逐渐减弱,但高温气体的能量会通过热传导传递给铁球的内壁。同时,如果铁球内壁有任何微小的空隙或无法完全密封的地方,部分能量可能会以热辐射的形式缓慢散失,但速度会远慢于爆炸的速度。
铁球内部的“超压蒸笼”: 最终,铁球内部会成为一个温度和压力都极高的密闭空间。气体温度可能仍然很高,远高于其沸点,但由于铁球的强度,它不会被撑爆。
铁球本身的温度升高: 铁球会吸收这些高温气体的能量,导致整个铁球的温度显著升高。如果炸药的能量非常巨大,铁球的表面温度甚至可能达到能够熔化某些金属的程度(尽管它本身是铁球)。

4. 观察者视角下的现象:

巨大的响声(如果有外部传导): 如果铁球不是完全真空,并且周围存在空气,那么当铁球被加热到极高温度时,其表面的空气会迅速受热膨胀,并可能与铁球本身的振动产生共鸣,发出巨大的、持续的低沉的“轰鸣声”或“嗡嗡声”,这与瞬间的爆炸声不同。
强烈的热辐射: 铁球会散发出大量的热辐射,使得靠近它的物体被烤焦,甚至燃烧。从远处看,铁球可能会变得通红、橙黄,甚至发出白光。
微弱的金属“呻吟”声: 铁球内部的分子在极端的压力和温度下会剧烈振动,可能导致金属本身发出一些微弱的、在高频范围内的“呻吟”或“吱嘎”声,这是金属疲劳或内部应力传递的表现,但会被爆炸声(如果传递到外部)或热辐射的强光所掩盖。
没有冲击波的“爆炸”: 最关键的一点是,外部观察者不会看到任何向外扩散的冲击波或爆炸碎片。爆炸的威力完全被铁球“吞噬”了。

5. 极限情况的推测(如果炸药能量过大):

超材料和极端环境: 即使是再结实的铁球,也终有其承受极限。如果炸药的能量真的大到可以瞬间产生足以让任何普通或强化金属产生塑性变形的压力,那么即使你的“足够结实的铁球”能够抵抗瞬间炸裂,也可能在内部能量的持续作用下逐渐发生形变、蠕变,最终在高压和高温下逐渐“屈服”——但这已经超出了“不能炸开”的定义。
黑洞级别的能量密度: 如果我们假设炸药的能量密度达到了某种理论上的极限,并且铁球的强度也达到了某种想象中的“无限”强度,那么这个过程会非常接近于一个微型的、被完全包裹的“奇点”的形成,只不过它是在一个物理空间内,而非引力坍缩。但通常我们讨论的炸药能量远远达不到这个程度。

总结一下,在你的设定下,最可能的情况是:

炸药瞬间转化为高温高压气体,这些气体对铁球内壁施加巨大的压力。由于铁球足够结实,它不会被炸开,而是会将爆炸的能量完全转化为铁球内部的极高温度和极高压力。铁球本身会因为吸收这些能量而变得异常滚烫,并可能发出强烈的热辐射。如果铁球的材料在如此高的温度和压力下还能保持其结构完整性,它就会变成一个内部装着一个超级“高压锅”的炙热金属球,并且可能因为内部强烈的振动而发出一些特殊的“声音”。

这是一个非常有启发性的思想实验,它帮助我们理解了能量守恒和物质在极端条件下的行为。

网友意见

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题主你的提问很有趣啊,地下核试验蛮符合你的提问要求呢

以下内容来自网络

地下核试验产生的压强在100-250万个大气压之间。在这么大压强的冲击波作用下,最近的岩石会被加热气化。冲击波下降到不足以气化岩石时,岩石则在其作用下被融化,表现为流体性质。这个液化层在空腔膨胀过程中被展薄,部分熔融岩石会被挤入空腔壁面的裂隙中,部分会由于重力作用流向空腔底部。空腔中的岩石蒸汽冷凝雾滴大量落入空腔底部的液化层中或附于空腔岩壁的液化层上,液化层最后冷凝成了玻璃体。
千吨核爆炸空腔的直径约为30米,万吨核爆炸的空腔直径超过60米。
假设您处在爆炸空腔中央,您看到的就是:轰隆一声巨响以后,随着光亮逐渐减弱,一个圆形的山洞出现在眼前。山洞内红彤彤一片,圆形的洞壁上面挂着红红的岩浆,缓缓的顺着洞壁流向底部,顶部的岩浆则滴落下来,山洞中下起了淅淅沥沥的岩浆雨(请自行脑补火山喷发场景)。山洞的底部汇集了红红的岩浆,像极了草莓酱。


随着时间慢慢流逝,岩浆雨停了,洞壁的岩浆也停止了流动,整个洞壁如镶嵌着闪闪发光的钻石般晶莹璀璨。很快的,由于爆炸后岩体产生了很多裂缝,完整性不如原生岩体,加上空腔顶部地表岩层松散以后的重力压迫,爆炸空腔一般很难形成稳定的拱顶支撑,因此爆炸后很快空腔顶部就开始塌落,几分钟内拱顶塌陷就发展到地面,形成一个直径比爆炸空腔还大的坑。

当然了,这种地下核爆形成冲击空腔的最典型应用,应该是1966年毛子在乌兹别克斯坦的油田地带,用核弹给地下天然气井灭火的行为了,真心战斗民族。。。

可以看看这里的视频:m.sohu.com/a/197503480_

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并没有什么特别要发生的。除了也许在高温下铁球会和炸药燃烧产物发生一些其他的化学反应。因为体积恒定,所以爆炸不做功,反应释放的能量全部以热量的形式通过铁球壁耗散到环境中。

这其是一个经典的物理化学实验,本科学化学化工的很多都做过吧,Bomb calorimetry,可以用来测不同物质的燃烧热,实验本身非常无聊。。。。

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现在就有三种实用器:


防爆桶,

就是地铁,高铁和机场摆在那里的金属缸。但是好像不是密闭的。


存储器件保密桶,

磁性硬盘或者固态硬盘,扔到里头嘭一声,灰飞烟灭。


爆炸成型桶,

为了实现非常规材料致密粘接,用爆炸实现。

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