Минерал, который взрывается при остывании

Играя в старые игры, я встретил друга, которого знал по научно-фантастическим сериалам и играм , — ракету Меркулит . Размышляя о том , чем на самом деле может быть Меркулит (и связывая его с минералом с планеты Меркурий в своей голове), у меня возникла основная идея для короткого рассказа о грузовом судне, перевозящем минерал, который не опасен в горячем состоянии (но все же не опасен). жидкость), но становится опасно взрывоопасным, если его температура падает ниже определенной точки.

Это может вообще не сработать и не обязательно требует точной науки, но мне было интересно, есть ли какие-либо известные компоненты или минералы, которые демонстрируют такое поведение.

Моя основная школьная и университетская химия говорит мне, что это противоречит здравому смыслу, поскольку любая экзотермическая реакция, начинающаяся после того, как температура упадет ниже определенной точки, снова нагреет массу, но, возможно, есть какие-то странные химические или физические вещи, которые могут позволить это, как

  1. Он действительно просто взрывается, когда температура падает слишком низко или
  2. он стабилен только выше определенной температуры и, таким образом, разделяется на два или более компонентов, которые образуют взрывоопасную жидкость, которая взрывается, когда достигает критической массы или
  3. Я понятия не имею.

Существуют ли какие-либо странные вещества с такими или подобными свойствами, возможны ли такие вещества с нашим нынешним пониманием физики и химии, или мне нужно будет использовать псевдонаучный минерал?

ОБНОВЛЕНИЕ _ Я действительно впечатлен и благодарен. Пожалуйста, дайте мне немного времени, чтобы выбрать ответ - я не уверен, должен ли я выбрать тот, который мне больше нравится, но он идет немного в другом направлении, чем мой первоначальный вопрос, или выбрать тот, который отвечает на мой первоначальный вопрос. Лучший.

Наполовину серьезно: бутылка газировки осталась в морозилке.
@BrianMcCutchon, как в ответе, опубликованном 2 часа назад, с изображением?
@JDługosz Да, я опубликовал это до того, как увидел этот ответ.
Лед... в любом замкнутом пространстве будет оказывать давление по мере затвердевания.
Конечно, вы могли бы правдоподобно размахивать руками минерала, который взрывается при слишком быстром охлаждении . Моя мама делала это со стеклянной посудой, в которой она сделала мелочь, так что она держала кипяток (в киселе). Она поставила его в холодильник, чтобы побыстрее застыло — позже раздался громкий оркестр, и полка холодильника была полна битого стекла и не совсем застывшего желе. (Которое она не дала нам съесть!)
По крайней мере, вы могли бы качаться с громкой группой!
Еще кое-что, что следует учитывать, это то, что, возможно, обычное нагревание приводит к взрыву, но нагревание каким-то особым образом (в бескислородной среде, например, дерево -> уголь или медленно) выше порогового значения делает его инертным. Затем вы можете использовать обычные методы горячего хранения, чтобы поддерживать все это выше определенной температуры, но если оно опустится ниже, оно взорвется в тех же сценариях. (Примечание: я понятия не имею , есть ли что-то подобное, но интуитивно кажется, что это более вероятно, чем что-то, что взрывается при охлаждении)
Попробуйте распылить углекислый газ на горящий магний.
Аналогично ведет себя старый добрый динамит. Он очень стабилен и относительно безопасен в обращении, пока он теплый, но становится нестабильным при температуре ниже нуля. Хотя я не знаю, какая там химия.
Тоже полусерьёзно: стекло
Я работал с металлургами и инженерами по обслуживанию клиентов на одном из производителей стали, которые любили рассказывать историю клиента, который подумал, что было бы неплохо (по причинам, известным только покупателю) охладить холоднотянутый стальной стержень. засыпать сухим льдом. Они положили батончик в коробку, наполненную сухим льдом, в пятницу вечером, когда уезжали на выходные, а в понедельник пришли и обнаружили, что коробка и батончик уничтожены. Так что да, это можно сделать...

Ответы (18)

Используйте аллотропные формы железа.

Железо имеет большое разнообразие аллотропов. Двумя интересными являются аустенит с атомами, выровненными в гранецентрированной кубической форме (ГЦК), и гексаферрум , где атомы выстроены в гексагональной плотноупакованной (ГПУ) форме. Вот фазовая диаграмма железа:введите описание изображения здесь

И аустенит, и гексаферрум более плотные, чем феррит, в который они будут переходить в фазу при более низких температурах. Таким образом, когда материал охлаждается (при постоянном давлении) и происходит фазовый переход, материал будет расширяться (так же, как вода при замерзании). В случае с гексаферрумом этот переход произойдет быстро.

Дополнительным интересным свойством этих аллотропов является то, что они обладают различной растворимостью для различных материалов. Аустентит может растворять гораздо больше углерода, чем феррит, поэтому он используется для изготовления высокоуглеродистой или нержавеющей стали, где требуется растворение какого-либо другого материала в растворе железа.

Последняя часть головоломки заключается в том, что гексаферрум малоизвестен. Для поддержания требуется давление ~ 10 ГПа. Одним из его интересных свойств является то, что он является мартенситным, что придает ему отличные магнитные свойства.

Хорошо, вот технологическая идея, которую я некоторое время копил; Я собираюсь поделиться им только с вами. Что, если вам нужен материал, который мог бы служить «ядром» термоядерного генератора со следующими свойствами:

  • Действует как нейтронный щит
  • Не легко подвергается ядерному синтезу
  • Может сжиматься магнитом
  • Водород легко растворяется в нем

То, что я только что описал, это гексаферрум. Вы могли бы (возможно, используя немного псевдонауки) использовать его в качестве «ядра» реакции синтеза с водородным топливом, растворенным в ядре гексаферрума. Ядро защищает внешнюю часть от большей части излучения, а сжатие от мощных магнитных полей удерживает ядро ​​под достаточно высоким давлением, чтобы мог произойти синтез, и оно оставалось твердым.

У вашего корабля есть ядро ​​из гексаферрума, которое остывает и вот-вот взорвется.

Fusion остановлен или был остановлен в активной зоне из-за саботажа, аварии или планового отключения. Однако гексаферрум слишком быстро остывает. Когда ядро ​​гексаферрума достигнет критической температуры, оно внезапно увеличится в объеме на 20%, в результате чего оно расколется и выплюнет все содержащиеся в нем облученные элементы. Кроме того, весь растворенный в нем водород выйдет из раствора, потенциально уничтожив корабль.

Вещества, выходящего из раствора, было бы достаточно, чтобы вызвать взрыв. Я думаю, именно поэтому пиво и газировка так сильно взрываются: лед не удерживает CO2.
Аустенит – это FCC, феррит – это BCC. На самом деле это не имеет значения, но поскольку вы специально включили диаграммы и текст, говорящий об этом ... Что ж, на самом деле феррит является BCC важным, но ошибка заключается в том, что в начале говорится об аустените.

Вода введите описание изображения здесь

ок, пиво. Водянистое пиво.

Взрыв происходит, когда материя изменяется так, что занимает больший объем. Мы привыкли к взрывам, когда твердое или жидкое вещество внезапно превращается в газ, который занимает гораздо больше объема.

Когда вода замерзает, твердая форма занимает больше объема, чем жидкость. При заключении в пространство, которое не может деформироваться, расширяющийся лед может взорвать контейнер. Расширяющийся лед может разбить камень.

Никто не собирается делать гранаты из ледяной воды. Но это может сработать в вашей истории. Космический танкер для воды очень правдоподобен. Что, если экологический контроль не сработает и он начнет замерзать?

Я представляю разорвавшийся грузовой корабль в ледяном шаре, как это пиво, следы сублимирующего пара, дрейфующие в космос.

Отличная находка, но зачем им транспортировать воду в жидкой форме? С твердым льдом намного легче обращаться, и он требует меньше энергии, контроля окружающей среды и всего на самом деле.
Я бы совместил это с чем-то другим, перевозил что-то опасное, хранящееся в воде или использующее воду, и если оно замерзнет, ​​это вызовет взрыв.
Имейте в виду, что что-то, взвешенное в воде, не будет раздавлено, когда лед расширится. Но он может оказаться в небольшом вакууме, что само по себе может вызвать проблему.
@MadPhysicist: Хорошо, я укушу. Почему что-то, взвешенное в воде, не раздавится, когда лед расширится?
Это случилось со мной с бутылкой газировки. Бутылка взорвалась, как торпеда, распахнула дверцу холодильника и принялась разливать свое содержимое по всей кухне. Теперь вам просто нужна причина, чтобы перевозить бутылки с газировкой на космическом корабле.
Жидкая вода @dot_Sp0T более плотная, поэтому вы можете перевозить ее больше в том же месте, что и лед. Если экипаж должен иметь доступ к грузовому отсеку, то он в любом случае должен храниться при комнатной температуре, чтобы лед растаял. Излучать тепло в космосе более проблематично, чем генерировать больше.
@Baldrickk льду все равно, находится ли он в вакууме. Конечно экипажу нужен доступ к воде - но если это водный транспорт то точно не весь :)
@dot_Sp0T, если предположить, что планета перемещается между планетами, ему потребуется защита от последствий повторного входа. В космосе вы, вероятно, захотите защитить его от солнечного ветра — вам просто нужно посмотреть на кометы, чтобы увидеть, как они могут воздействовать на лед.
@руах. Представьте себе любую фигуру с отверстием посередине. Если вы увеличите все это в масштабе, дыра тоже станет больше.
Конечно, воду оптимально транспортировать в обезвоженном виде.
Поставьте грузовой контейнер с водой рядом с металлическим натрием.
@MadPhysicist: Но когда вода расширяется во время замерзания, она не увеличивается геометрически.
Для более опасного твердотельного взрыва выберите инопланетное соединение, масса которого экспоненциально увеличивается при переходе в твердое состояние. Было бы чрезвычайно полезно в строительстве и чрезвычайно опасно, если бы процедуры хранения не увенчались успехом.
@Зиббобз. Увеличение массы звучит как очень нефизическая вещь, если, конечно, это не поглощение энергии с коэффициентом преобразования или m=e/c^2. Это вызовет гораздо более жестокую ситуацию, чем простое увеличение массы.
@MadPhysicist Извините, я оговорился. Я имел в виду увеличение объема, а не массы.
@Зиббобз. Как тогда он стал бы твердым?
Нет, у тебя все получилось с первого раза. Это вода.
Теперь я подумываю о том, чтобы сделать из этого пивной транспортер, так как подвергая не только экипаж риску смерти, но и подвергая тонны пива риску быть потерянными в космосе навсегда, это добавляет еще больше напряжения в историю.
Помните: космос не холодный; единственный способ, которым что-то в космосе может стать опасно холодным, - это системы охлаждения, которые каким-то образом перегружаются, и в то же время выходят из строя системы отопления.
Я бы не назвал это взрывом, так как нет выделения энергии.
@RonJohn, безусловно, происходит высвобождение энергии, высвобождение объемного напряжения замерзающей смеси воды и льда. Это довольно жестоко, посмотрите это (откуда еще могла взяться энергия?)
@LLlAMnYP откуда еще могла взяться энергия? Разрыв связей между кристаллами железа. Если вы мне не верите, попробуйте провести тот же эксперимент с бутылкой из любого полимера, предназначенного для криогенных лабораторных работ.
@ron, но формирование связей снижает энергию. Их разрушение поглотит часть энергии взрыва.
Я думаю, что пиво агрессивно не из-за замерзания воды (хотя это и разбивает стекло), а из-за выделения растворенного газа CO2.
Было бы здорово, если бы вы нашли изображение, которое вам разрешено использовать по закону, и правильно его атрибутировали.
@LLlAMnYP, так что заставляет взрываться чугунную ледяную бомбу , тогда как такое же количество воды в пластиковом контейнере аналогичного размера не взрывается?
@ron по мере замерзания воды в ней не хватает места для того, чтобы молекулы воды осели на оптимальном расстоянии друг от друга, поэтому связи, которые образуются между ними, не снижают энергию настолько, насколько могли бы. Когда чугунный сосуд разрывается, оставшаяся энергия связи молекул воды внезапно высвобождается.
@ron также Если вы мне не верите, попробуйте тот же эксперимент, используя бутылку из любого полимера, изготовленного для криогенных лабораторных работ , это просто вопрос того, что более и менее сжимаемо. Если вы нальете несколько капель жидкого азота в пластиковый сосуд, он тоже взорвется.

Полиморфные взрывчатые вещества .

Вещества с одинаковым химическим составом могут существовать в нескольких фазах , аллотропных или полиморфных формах , отличающихся только своей кристаллической структурой.

Одним из хорошо известных примеров являются алмаз и графит: изображение Роба Лавински, Wikicommons, лицензия CC-SA 3.0.

Алмаз — одно из самых твердых веществ, очень прозрачный, полупроводник и хороший проводник тепла.
Графит , напротив, мягкий, черный и совершенно непрозрачный. Оба по существу углеродные.

Этот полиморфизм также существует во взрывчатых веществах . Хорошо известно, что у тротила есть два полиморфа: желтый, стабильный вариант и орторомбический оранжевый вариант, оранжевый вариант превращается в желтый при нагревании. В документе перечислены другие вещества, например, у пикрилбромида есть пять известных полиморфных модификаций. Также известно, что некоторые полиморфы даже исчезают и появляются: когда-то тураноза была жидкой при комнатной температуре, нынешняя форма – твердая. Пароксетин является веществом, которое вызвало патентный спор, потому что появилась новая, незапатентованная форма (полугидрат) и, что еще более неприятно для твердых, затравочные кристаллы, превратили запатентованную форму (ангидрат) в незапатентованную форму.

Хотя я не знаю примера, возможно, что нагревание вещества вызовет реакцию, реакция создает новое вещество, которое в этой фазе безвредно, но при охлаждении превратится во взрывоопасную фазу.

Хотя это и не взрывчатое вещество, фосфор является хорошим примером. Белый вариант очень токсичен, легко воспламеняется и самовоспламеняется, нагревание (!) превращает его в гораздо более стабильную и нетоксичную красную форму.

Похоже, этого достаточно, чтобы сделать вполне правдоподобную ручную волну, которая делает именно то, что хочет ОП :)
Обратите внимание на использование криогенной обработки стальных ножей. Различные стальные сплавы - один из таких материалов! Претерпевает фазовый переход при охлаждении до определенной точки.
Фосфор - неприятная неприятная штука. Большинство взрывчатых веществ, таких как порох, довольно стабильны, пока вы не добавите фосфор. Плохая, плохая новость.
Не могли бы вы атрибутировать это изображение?
@ Тим Готово, я не смог найти надлежащую атрибуцию исходного изображения даже после поиска в Google.
«Тураноза когда-то была жидкой при комнатной температуре, нынешняя форма — твердая». Вы ведь не хотите сказать, что свойства одного этого химического вещества менялись на протяжении всей истории? Это звучит довольно невозможно.
@TannerSwett Я именно это и говорю. Прочитайте ссылку про исчезновение полиморфов, это на самом деле неразгаданное, но проверенное явление в физике твердого тела, что фазы могут исчезать и появляться во времени. Причина неизвестна.
Я получаю это сейчас. Дело не в том, что фундаментальные физические свойства туранозы как-то изменились; дело в том, что из-за изменений в окружающей среде недавние попытки получить туранозу всегда приводили к твердой форме, тогда как в прошлом они давали жидкую форму. Это правильно?
@TannerSwett Подозреваю, что нет. Тураноза была жидкой до 1920-х годов, когда произошла первая кристаллизация, после чего жидкая форма перестала существовать . В документе также описывается, что, как только происходит кристаллизация, лаборатории, даже физически разделенные на большие расстояния, могут внезапно воспроизвести ее . И это не единственный химический компонент с возникающими/исчезающими полиморфами. Итак, нет, вы можете винить не химическое загрязнение, тураноза коренным образом изменила свою предпочтительную физическую форму .

Вы можете использовать некоторые макроскопические свойства, такие как напряжения, возникающие при охлаждении объекта. Капли принца Руперта — захватывающий пример. Во время охлаждения они образуют головку, которую практически невозможно разрушить, и хвост, который при легком постукивании вызывает взрыв всей капли, высвобождая скопившиеся внутри нее механические силы.

Капля принца Руперта, взвешенная во флаконе с нитроглицерином, может стать отличным реальным аналогом вымышленного минерала, который вам нужен. Если постучать по хвосту, вся капля взорвется с большой силой, и этой энергии, вероятно, будет достаточно, чтобы взорвать нитроглицерин. Очевидно, вам не нужна именно такая структура, но вы могли бы построить что-то, что разрушается при охлаждении, встроенное в матрицу, которая при инициировании разрушения подвергается настоящему взрыву. Что-то, связанное с чувствительным к температуре белком, может сработать, если биология подходит для вашей взрывчатки.

Я провел часы на YouTube из-за вашего ответа, большое спасибо за то, что обратили мое внимание на эти капли.
«и хвост, который, если слегка постучать , заставляет всю каплю взорваться, поскольку он высвобождает механические силы, сдерживаемые внутри нее». Согласно некоторым видеороликам на YouTube, чтобы сломать хвост, требуется немного силы.

Это немного похоже на метилцеллюлозу — вещество, которое можно использовать для создания геля с необычным свойством: оно застывает при нагревании и плавится при охлаждении. Его можно использовать для приготовления таких вещей, как зефир, который остается твердым в горячем состоянии, но тает при остывании. Это немного противоположно тому, как работает обычный зефир.

свежеиспеченный начинает таять (источник)

Гель метилцеллюлозы не взорвется сам по себе, но он может быть частью спускового механизма более крупного взрывного устройства. Возможно, в геле растворено взрывчатое вещество, которое можно взорвать, когда гель расплавится. Или, возможно, взрывчатым веществом является гель — он подвешен в ящике из щелочного металла , такого как цезий . Когда гель плавится, он получает возможность контактировать с цезием, который затем экзотермически реагирует с водой в уже не геле, выделяя при этом большое количество тепла и газообразного водорода. Бум.

Вы, вероятно, также хотели бы иметь там больше обычных взрывчатых веществ (таких как тротил), поскольку реакция воды с цезием ограничена тем, насколько быстро два материала могут смешиваться. И если вы ищете материал, который по своей природе взрывоопасен при охлаждении, некоторые другие ответы здесь ближе к этому. Но метилцеллюлозу, безусловно, можно использовать для срабатывания какого-то автоматического механизма самоуничтожения — когда отключается электричество, нагреватель, встроенный в механизм, перестает работать, а блок метилцеллюлозы остывает и плавится, капая на кусок цезия и установка стека тротила.

Вы не упомянули, что это основной ингредиент KY Jelly. Интересно, что это был за корабль…

Перхлорат гидразина, смешанный с гидразином

Есть несколько реальных химических веществ, которые взрываются при достаточном охлаждении. Например, триазадиенилфторид взрывается, как только достигает -196°C. (1) Однако он также взрывается, когда его нагревают, когда его ударяют или когда на него смотрят смешно.

Я думаю, что наиболее правдоподобным примером того, что ваша ракета может нести, является перхлорат гидразина, смешанный с гидразином. Этот раствор когда-то исследовался как высокоэффективное ракетное топливо, поэтому он подходит для ваших условий. По мере замерзания гидразина концентрация перхлората гидразина в жидкой части должна увеличиваться, и если она увеличится слишком сильно, вся партия взорвется. (2)

  1. http://blogs.sciencemag.org/pipeline/archives/2008/10/21/things_i_wont_work_with_triazadienyl_fluoride

  2. Зажигание !: Неофициальная история жидкого ракетного топлива. Страница 78

Что касается предложения, следующего за вашим (1), я думаю, что оно также взрывается, когда на него не смотрят в течение достаточно длительного периода времени. Вы когда-нибудь пробовали нагревать молоко на плите, где молоко имеет тенденцию едва нагреваться, независимо от того, как долго вы его нагреваете, но выкипает в тот момент, когда вы поворачиваетесь или иным образом переключаете свое внимание на что-то еще? Тот же основной принцип. (Говорит голосом Вилли Вонки .)
Книга Зажигание! Неофициальная история. Жидкие ракетные топлива — это потрясающее чтение, которое я настоятельно рекомендую. Весь объем доступен онлайн.
@IwillnotexistIdonotexist Обязательно прочитайте предисловие. Теперь ясно, что любой, кто работает с ракетным топливом, в высшей степени сумасшедший. Я не имею в виду заурядного сумасшедшего или просто бредящего сумасшедшего. Я имею в виду рекордсмена по показателю крайнего безумия. В конце концов, есть химические вещества, которые взрываются сокрушительно, некоторые пылают жадно, некоторые адски разъедают, некоторые отравляют незаметно, а некоторые вонючие. Однако, насколько я знаю, только жидкое ракетное топливо сочетает в себе все эти восхитительные свойства в одно восхитительное целое. space.stackexchange.com/q/3805/415
@MichaelKjörling О, я прочитал книгу от корки до корки; В нем есть и другие удивительные цитаты, например: «[ClF3], конечно, чрезвычайно токсичен, но это наименьшая из проблем. Он гиперголен со всеми известными видами топлива, и настолько быстро гиперголен, что задержка воспламенения никогда не измерялась. Он также гиперголен с такими вещами, как ткань, дерево и инженеры-испытатели, не говоря уже об асбесте, песке и воде, с которыми он реагирует взрывоопасно».
Гидразин (хотя и не в упомянутой комбинации) часто используется в ракетах реального производства - это также неприятный яд, судя по предупреждениям, которые были даны людям, чтобы они держались подальше от обломков ракетных аварий из-за токсичности даже следовые количества, которые могут остаться на обломках.
@rackandboneman Жидкое ракетное топливо отвратительно, и точка. См. цитату из предисловия от Ignition! выше.
Третью хотелось бы порекомендовать прочитать "Зажигание!" Если вам нужно выбирать между едой, сном, началом значимых отношений или чтением «Зажигание!», прочтите «Зажигание!».

Есть один вариант, который может вас заинтересовать: высоконасыщенные растворы.

Вы когда-нибудь видели согревающий пакет из ацетата натрия? Они продаются в различных магазинах товаров для активного отдыха и выглядят как маленький пластиковый пакетик, наполненный жидкостью, с небольшим диском внутри. Когда вы активируете диск, вы видите это:

Активация кристаллов нагревательного пакета натрия

Это удивительное действие связано с естественным явлением, называемым перенасыщением . Перенасыщение — это термин, используемый для описания раствора, в котором растворенного вещества больше, чем должно быть. Один из способов добиться этого — нагревание и охлаждение, потому что растворители, как правило, способны растворять больше растворенных веществ при более высоких температурах из-за некоторых особенностей химии, которых я пока не понимаю. Пересыщенный раствор находится в нестабильном состоянии; определенные импульсы выбьют его из осторожного равновесия и вернут в более обычное состояние. Маленький диск в пачке содержит один из этих импульсов; небольшой кристалл ацетата натрия, который может запустить каскад кристаллизации.

Эти тепловые пакеты работают, потому что они содержат больше ацетата натрия, чем может растворить окружающая вода. Чтобы приготовить их, вы нагреваете их, что позволяет воде поглотить весь ацетат натрия, а затем, когда вы охлаждаете упаковку, вода и натрий образуют перенасыщенный раствор. Когда процесс кристаллизации запускается (маленьким диском или просто сильным ударом), ацетат натрия выкристаллизовывается из воды, что высвобождает достаточно энергии, чтобы комфортно согревать руки в течение следующих получаса.

Я думаю, что это вполне применимо к вашей конкретной идее. Корабль с трюмом, наполненным каким-либо концентрированным раствором, может быть вполне безопасным, пока раствор остается теплым (возможно, первоначально он был произведен на вулканической планете), но если его температура упадет, теперь уже перенасыщенный раствор может представляет собой настоящую проблему, как только его энергия высвобождается.

Существует стоимость зародышеобразования, препятствующая кристаллизации растворенного вещества. Растворенное вещество должно образовать затравочные кристаллы, прежде чем оно сможет выпасть в осадок, то есть минимальное количество атомов / молекул растворенного вещества должно собраться вместе в достаточно большой кристалл. В основном количество частиц, упаковывающихся вместе, должно превышать число повторно растворяющихся. Ниже определенного размера семян побеждает растворение, выше этого размера - осаждение. Баланс можно нарушить, потревожив раствор, например, согнув металл в пакете, создав поверхность для осаждения, добавив в раствор затравочные кристаллы или даже хорошенько ударив.
О, это имеет смысл. Круто, теперь я могу объяснить это правильно в следующий раз.
Могут ли эффекты быть более драматичными с растворенными газами? Я думаю, что можно было бы охладить насыщенный раствор СО2 в воде ниже 0°С, если бы не было мест зарождения ни пузырьков СО2, ни кристаллов льда, но СО2 начал пузыриться или образовывались кристаллы льда, потому что вскоре все CO2 был вытеснен из раствора.
Ответ @supercat Уилла показывает, что происходит. CO2 в значительной степени является газом при тех же температурах и давлениях, что и вода является жидкостью, и управляющим механизмом является его растворение как «газ в жидкости», т.е. закон Генри. Чтобы взорваться, действительно требуется своего рода быстрый переход из одного состояния в другое. Теперь вы можете вывести многие системы из состояния равновесия так, чтобы они быстро вернулись к нему. Но скорость — понятие относительное. Это может быть недостаточно быстро, чтобы вызвать взрыв. Бутылки Уилла, вероятно, быстро треснули, но вода вытекала медленно (его холодильник/город все еще целы)
@Carel: Если смесь CO2-вода находится в контейнере, который не позволяет ей расширяться, то она может взорваться в том же смысле, что и бомба с сухим льдом. Когда контейнер выйдет из строя, давление в непосредственной близости будет возрастать очень быстро.

Главным образом ради нездорового любопытства я упомяну один из моих любимых. Стальные шары, которые используются в мельницах для измельчения (мельницы полусамоизмельчения), по-видимому, нагреваются, и их поверхности упрочняются во время измельчения, а в самом стальном шаре возникают напряжения. Когда их вынимают из мельницы и дают им остыть, они иногда взрываются (и я полагаю, что большой взрывающийся стальной шар был бы немного опасен). Такие взрывы могли даже привести к гибели людей. Вот обсуждение взрывающихся стальных шаров мельницы ПСИ... (ПРИМЕЧАНИЕ. Дополнительным преимуществом является то, что вы можете сохранять серьезное выражение лица при обсуждении взрывающихся шаров).

ruble3 (Майнинг)30 мар 05 08:23 Рад быть здесь! Этот конкретный инцидент произошел в начале девяностых — я раньше не работал на технологических установках и относился к этому скептически, пока не услышал об этом из первых уст — до сих пор не знаю, почему это происходит — единственная ссылка, которую я смог найти, — это случай на юридическом веб-сайте, где семья подала в суд на мельницу после того, как рабочий был убит взорвавшимся шаром - они обвинили «производственный брак» ?? -все еще ищу

tomrivet (Chemical)1 Jun 05 00:59 У нас довольно много взрывающихся шаров. Текущие мысли заключаются в том, что внешняя часть мяча подвергается работе при высокой температуре (скажем, 40 ° C). Затем шар сжимается по мере остывания...

arunmrao (Материалы)1 Jun 05 13:01 Шары взрываются из-за накопления внутренних напряжений. Происходит объемное расширение, так как часть аустенита не полностью превратилась в мартенсит во время термообработки. Именно этот остаточный аустенит вызывает взрыв шаров. Я видел, как происходят сумасшедшие вещи, представьте себе темную ночь!!

TurinShroud (Mining)1 Jun 05 16:59 Я работаю на медном руднике, где есть мельница полусамоизмельчения с 5-дюймовыми шарами. Когда мы приходим на мельницу для осмотра футеровки, вы можете почувствовать, как шарики взрываются у вас под ногами. В прошлом году мой босс получил разрез в ухе на один.

Я всегда думал, что шарики взрываются из-за внутреннего напряжения, создаваемого внешним охлаждением (и сжатием) быстрее, чем внутренним. Если мы подождем достаточно долго, прежде чем войти в мельницу полусамоизмельчения, шары перестанут охлаждаться и перестанут взрываться.

Буквально вчера один из операторов сказал, что шары могут взорваться даже спустя долгое время. Я никогда не слышал, чтобы шары взрывались после остывания. Кто-нибудь еще когда-нибудь слышал о том, что шары взрываются спустя долгое время?

Если взрыв произошел из-за дифференциального охлаждения, я просто не понимаю, как они могли взорваться после того, как они находились вне мельницы полусамоизмельчения более нескольких часов.

Согласно термодинамике, более упорядоченные состояния предпочтительнее при более низких температурах, поэтому, по сути, вы ищете систему, которая увеличивается в объеме по мере того, как становится более упорядоченной, что необычно. Как упоминалось в другом ответе, это происходит, когда пиво превращается в лед, но изменение объема довольно небольшое. Другой процесс выглядит следующим образом:

Сероводород, образующийся в процессах десульфурации нефтеперерабатывающих заводов, превращается в серу по процессу Клауса:

H2S + 1.5O2 (air) -> SO2 + H2O
2H2S + SO2 -> 3S2 + 2H2O

Полученная таким образом сера содержит короткоцепочечные молекулы вида H-S-..-S-H. При охлаждении они разлагаются с образованием упорядоченных устойчивых S8колец с выделением H2Sгаза. Сосуды, содержащие расплавленную серу, изготовленные с помощью этого процесса, должны быть должным образом вентилированы, чтобы гарантировать, что они не создадут избыточное давление и не взорвутся при остывании серы. Ihe H2S(сероводород, газ тухлых яиц) представляет дополнительную опасность, поскольку он имеет неприятный запах и очень токсичен.

Быстрый поиск в Google нашел этот документ, в котором обсуждается обращение с этим типом серы, см. стр. 4-5. http://www.trimeric.com/assets/15v07-mcintush-molten-sulphur-storage-tank-loading-and-vapor-ejection-systems-review.pdf

EDIT: лучшая ссылка http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ie50477a047?journalCode=iechad

Другой источник серы на Земле — добыча полезных ископаемых, в том числе поверхностные месторождения в кратерах полуактивных вулканов. Я думаю вполне правдоподобно, что сера, добываемая на планете с высоким атмосферным давлением, такой как Венера, может содержать эти H2Sxмолекулы. Кстати, обратите внимание, что лучшим местом в Солнечной системе для добычи серы, вероятно, является https://en.wikipedia.org/wiki/Io_(moon) , хотя там есть только следы атмосферы, поэтому я ожидаю, что сера там будет быть полностью дегазированным.

Как указано в ответе Торстена С., существуют твердые тела, имеющие разные фазы.

Я хотел бы добавить примеры, когда фазовый переход может быть вызван охлаждением.

Некоторые типы стали подвергаются криогенной закалке . Примерно при -185 ° C аустенит превращается в мартенсит, и фазовое изменение распространяется со скоростью звука, когда оно начинается где-то в металле.

Теперь сплавы, разработанные для этого, не будут существенно изменять размер, деформироваться и взрываться. Но у других сталей может быть такая проблема.

Тогда есть замечательный металл нитинол . Он претерпевает глубокие изменения и может «запоминать» две формы: одну для горячего и другую для холодного. Это происходит за счет такого же изменения кристаллизации, вызванного температурой и давлением, вызывающим превращения аустенита в мартенсит и мартенсита в аустенит.

Совершенно иной механизм может быть вызван разделением смеси. Атомы типа 1 могут скользить внутри кристаллической решетки типа 2, не занимая места. Но при охлаждении решетка немного сжимается, и атом 1 вытесняется. Они могут работать вместе, при этом разные кристаллические фазы позволяют другим атомам двигаться или нет, как в случае с углеродом и железом.

Этот ответ немного не по теме, поскольку речь идет не о кристалле или другом химическом веществе, которое взрывается, когда ему дают слишком сильно остыть. Однако этот ответ касается объекта, который действительно сильно взрывается, если ему позволяют излучать слишком много энергии. И это действительно полезная вещь для научно-фантастического сеттинга: миниатюрная черная дыра.

Если у вас есть миниатюрная черная дыра массой около 600 000 тонн, она взорвется в течение 3,5 лет. Вы должны постоянно подпитывать такую ​​черную дыру, чтобы поддерживать ее выход энергии на приемлемом уровне. Если вы этого не сделаете, он разорвет вас на куски: если мои расчеты верны, он испарит энергию, эквивалентную 233 тоннам массы, за последнюю секунду своей жизни. У меня есть сомнения, что наша планета переживет такой мощный взрыв, это действительно далеко за пределами всего, что может сделать самое мощное ядерное оружие.

Зачем космическому транспортеру использовать черную дыру? Ну, для движения! (См. статью в Википедии о космическом корабле с черной дырой для справки.) Оказывается, маленькие черные дыры создают довольно эффективные реакторы большой мощности, которые можно заправлять любым топливом.

Проблема в том, что чем меньше «черная» дыра, тем ярче она становится. В статье в Википедии о звездолете-черной дыре размер полезной черной дыры составляет около 606 000 тонн, которые испарятся в течение 3,5 лет. Такой черной дыре потребуется регулярная подпитка, чтобы поддерживать управляемый уровень мощности. Если вы не накормите его достаточно быстро, он взорвется, уничтожив все вокруг. Особенно транспортер, который использовал черную дыру для движения, этого не переживет.

Как я уже сказал, этот ответ немного искажает правила вопроса: хотя черная дыра теряет энергию, она не становится холоднее. Наоборот, становится жарче. Тем не менее, он идеально вписывается в идею космического транспортера, который просто взрывается, если его слишком долго оставить без присмотра. Особенно с указанием действительно веской причины того, что опасный объект находится внутри транспортера.

Двух- или трехкомпонентный минерал может сделать это.

В реальной жизни такой минерал на Земле долго бы не продержался, потому что там так много регулярных перепадов температуры. Кроме того, высокореактивные элементы, как правило, давным-давно вступали в реакцию (например, фтор всегда находится связанным с каким-либо другим элементом).

Изменения температуры заставили меня задуматься о фазовых переходах.

  • Плазма в газ: Нет.
  • Газ в жидкость: Вероятно, нет.
  • Из жидкого в твердое: вполне возможно.

Все эти переходы являются эндотермическими. Большинство источников воспламенения взрывчатых веществ являются экзотермическими; электрический ток, огонь, взрывы с более низкой скоростью (и, как следствие, удар). Огонь как инициатор не сработает, так как это тоже экзотермическая реакция, которая может поднять температуру минерала выше опасной температуры. Посмотрим, сможем ли мы найти источник воспламенения, который все еще может работать при более низких температурах, но также дает хороший взрыв.

Пьезоэлектрический

Пьезоэлектрические материалы генерируют небольшой заряд при физической деформации. Это свойство можно использовать для создания тока зажигания.

Минеральная матрица

Пьезоэлектрические кристаллы + взрывчатка + компрессионный материал = Бум!

Общий процесс:

  1. При температуре выше критической компрессионный материал не сжимает пьезоэлектрические кристаллы настолько, чтобы они могли накопить заряд.

  2. При критической температуре компрессионный материал начинает конденсироваться из жидкости или геля в кристалл. Эти кристаллы оказывают давление на пьезоэлектрические кристаллы, встроенные во взрывчатое вещество.

  3. По мере замораживания пьезоэлементы распадаются на более мелкие части или возвращаются к своей первоначальной форме, высвобождая свой заряд в окружающую матрицу. Если достаточное количество этих пьезоэлементов одновременно отскочит, они могут генерировать достаточный ток, чтобы взорвать взрывчатку.

Компрессионный материал на самом деле делает этот минерал более опасным, поскольку взрывчатые вещества в замкнутых пространствах имеют тенденцию реагировать более мощно, чем при детонации на открытом воздухе.

Вывод

Несмотря на полуправдоподобное объяснение, приведенное выше, эта очень удачная матрица материалов вряд ли существует. Возможно, его могли бы спроектировать люди, но маловероятно, что Ма-Природа встряхнет свой химический набор и добьется такого бума.

Вы также можете подумать о чем-то вроде шипометателя (если это правильный перевод слова «Бользеншпренгер»). Обычное сокращение длины одного компонента из-за охлаждения создает огромные нагрузки на всю конструкцию, пока она не выйдет из строя в результате взрыва .

Судя по всему, это «Bar Breaker» на английском языке.

Другие ссылались на это, но вода может «взорваться», если остынет слишком быстро. Это одна из немногих известных молекул, которая расширяется при переходе из жидкого состояния в твердое. Если он замерзнет достаточно быстро, он сначала сформирует внешнюю ледяную оболочку, которая в конечном итоге лопнет, иногда сильно, по мере того, как давление нарастает из-за замерзания центра.

Хотя это, вероятно, не обеспечивает достаточного выхода энергии для того типа взрыва, который вы себе представляете, кто может сказать, что нет другого соединения, которое демонстрирует подобное поведение в большем масштабе? Игра в сфере космических путешествий дает достаточно места для открытия любого количества экзотических материалов.

Ядерная критичность

У вас может быть куча (буквально) делящегося материала с местом среди материала, предназначенного для модератора , который не будет иметь критической массы без присутствия этого модератора. Это может произойти даже естественным путем .

Считается, что превосходной конструкцией реактора является использование замедлителя, который не работает, если он не достаточно холодный. Именно так управляют собой большинство нероссийских неканадских реакторов. Если мощность активной зоны превышает потребность, водяной теплоноситель будет кипеть сильнее, увеличивая паровые пустоты (пузыри), которые являются плохим замедлителем по сравнению с жидкой водой, на которую рассчитан реактор. Мощность пассивно снижается.

Мы едва коснулись возможных конструкций реакторов. Мы играли с небольшими модульными реакторами, которые изготавливаются и запечатываются на заводе, и пользователь не может вмешиваться в них. Предположительно, инструкция по транспортировке может быть такой: «Держите реактор достаточно горячим, чтобы теплоноситель находился в газообразном состоянии», иначе ситуация станет критической. Особенно, если технология легкодоступна, что делает это простым.

это не реактор

Вы не получите ядерный взрыв от неуправляемого реактора. Он может даже не убежать из-за метода модерации. Но он будет излучать чертовски много гамма-излучения! (он не был бы внутри его массивного биологического щита; вы бы не отправили его, так как это простой бетон и его легко сделать на месте из местных материалов.)

В любом случае, ваш другой груз может не слишком оценить огромные дозы гамма-излучения, и это может быть тем, что взорвется.

И это как раз те глупые ошибки доставки , которые случаются в реальном мире .

Плазма реактивных молекул

Этот ответ столь же эзотеричен, как мой другой ответ о пиве прозаичен. Представьте себе два газа, которые, объединившись и нагревшись, будут реагировать, скажем, водород и кислород. Теперь превратите водород и кислород в полностью ионизированную плазму и объедините их. Состояние ионизированной плазмы предотвратит типичную химическую реакцию, и пока плазма остается горячей и заряженной, газы не будут реагировать. При охлаждении горячий водород и кислород будут реагировать обычным энергетическим образом. Я изо всех сил пытаюсь придумать какое-то преимущество, которое эта смешанная плазма будет иметь по сравнению с двумя резервуарами газа...

Если пойти еще дальше, рассмотрим взаимодействие внутри частиц в сильно заряженной горячей плазме. Эти частицы больше не сталкиваются друг с другом, поскольку все электроны отрываются и движутся независимо друг от друга. Положительно заряженные ядра отталкиваются друг от друга. Представьте теперь плазму, состоящую из сильно ионизированного водородного вещества и антивещества. Он стабилен, пока все сильно заряжено. Если плазма остынет, атомы водорода попытаются преобразовать газообразный водород, а если 2 атома материи и антиматерии, произойдет взрыв.

Плазма была бы отличным способом удержать антивещество, потому что вы могли бы удерживать его с помощью магнитных полей. Настоящим я называю эту смешанную водородно-антиводородную плазму «зум-соком», потому что вы можете выпустить небольшое количество ее и использовать в качестве топлива.

ядра антиматерии будут заряжены отрицательно и притягивать ядра материи.

Уран должен помочь.

Ядерное оружие имплозивного типа работает, уплотняя расщепляющийся материал, который обычно не критичен. Они делают это с помощью неядерного взрыва, но угадайте, что также может уменьшить кусок урана? Правильно, тепловое сжатие.

Кроме того, легко объяснить, почему грузовое судно будет перевозить его, если вы сделаете энергию деления обычной в своей вселенной.

Плутоний лучше: en.wikipedia.org/wiki/Allotropes_of_plutonium .

В основном все, что образует кристаллические или аморфные структуры при затвердевании, которые выдерживают напряжение (подумайте о капле принца Руперта ...) И становятся более хрупкими при охлаждении. Сталь упоминалась в других сообщениях, и действительно известно, что закаленная, незакаленная сталь потенциально может разбиться или сломаться довольно энергично, когда ее провоцируют....