Изворни код странице Detonacija

[[File:TNT detonation on Kaho'olawe Island during Operation Sailor Hat, shot Bravo, 1965.jpg |thumb |300px |Detonacija  i [[Udarni talas|udarni talas]] 500 tona [[Тринитротолуен|TNT-a]] tokom američke operacije Sailor Hat 1965. Početni udarni talas je vidljiv na površini vode i izaziva kondenzaciju.]]

'''Detonacija''' ({{etymology|la|detonare|grmeti dole/napred}})<ref>{{cite web
     |url=         https://en.oxforddictionaries.com/definition/detonate
     |archive-url=         https://web.archive.org/web/20190222042210/https://en.oxforddictionaries.com/definition/detonate
     |url-status=         dead
     |archive-date=         February 22, 2019
     |title=       detonate
     |author=      Oxford Living Dictionaries
     |author-link= Oxford Living Dictionaries
     |work=        British & World English
     |publisher=   Oxford University Press
     |access-date= 21 February 2019
    }}</ref> je vrsta sagorevanja koja uključuje supersonični egzotermni front koji ubrzava kroz medijum koji na kraju pokreće front udarca koji se širi direktno ispred njega. '''Detonacije''' se šire nadzvučno kroz udarne talase sa brzinama u opsegu od 1&nbsp;km/sec i razlikuju se od [[deflagracija]] koje imaju podzvučne brzine plamena u opsegu od 1&nbsp;m/sec. <ref>{{cite book |title=Handbook of Fire Protection Engineering |date=2016 |publisher=Society of Fire Protection Engineers |page=390 |edition=5 |url=https://www.sfpe.org/standards-guides/sfpehandbook }}</ref>

'''Detonacije''' se javljaju i u konvencionalnim čvrstim i tečnim [[eksploziv]]ima, <ref>{{cite book |last1=Fickett |first1=Wildon |last2=Davis |first2=William C. |title=Detonation |url=https://archive.org/details/detonation0000fick |publisher=University of California Press |year=1979 |isbn=978-0-486-41456-0 }}</ref> kao i u reaktivnim gasovima. [[Brzina detonacije]] u čvrstim i tečnim [[eksploziv]]ima je mnogo veća od one u gasovitim, što omogućava da se talasni sistem posmatra sa većim detaljima.

Veoma širok spektar goriva može se pojaviti kao [[gas]] (npr. [[vodonik]]), magle kapljica ili suspenzije prašine. Pored diokiseonika, oksidanti mogu uključivati jedinjenja [[halogen]]a, [[ozon]], [[vodonik-peroksid|vodonik peroksid]] i [[Азотни оксиди|okside azota]]. Gasne detonacije su često povezane sa mešavinom goriva i oksidansa u sastavu nešto ispod uobičajenih odnosa zapaljivosti. Najčešće se dešavaju u zatvorenim sistemima, ali se ponekad javljaju u velikim oblacima pare. Drugi materijali, kao što su [[acetilen]], [[ozon]] i [[vodonik-peroksid|vodonik peroksid]], mogu se detonirati u odsustvu [[oksidacioni agens|oksidansa]] (ili [[Redukujući agens|reduktanta]]). U ovim slučajevima oslobođena energija je rezultat preuređivanja molekularnih sastojaka materijala. <ref>{{cite book |last=Stull |first=Daniel Richard |title=Fundamentals of fire and explosion |publisher=[[American Institute of Chemical Engineers]] |series=Monograph Series |volume=10 |page=73 |year=1977 |isbn=978-0-816903-91-7 |url=https://books.google.com/books?id=zcBTAAAAMAAJ }}</ref><ref>{{cite book |title=Bretherick's Handbook of Reactive Chemical Hazards |publisher=Butterworths |location=London |year=2006 |url=https://www.sciencedirect.com/science/book/9780123725639 |isbn=978-0-123725-63-9 |first1=Peter |last1=Urben |first2=Leslie |last2=Bretherick |edition=7th }}</ref>

'''Detonaciju''' su 1881. otkrila četiri francuska naučnika [[Marselin Bertelo]] i [[Pol Mari Ežen Vije]] <ref>Berthelot, Marcellin; and Vieille, Paul Marie Eugène; « Sur la vitesse de propagation des phénomènes explosifs dans les gaz » ["On the velocity of propagation of explosive processes in gases"], Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences, vol. 93, pp. 18-22, 1881</ref> i [[Ernest-Fransoa Malard]] i [[Henri Luj Le Šatelije]]. <ref>Mallard, Ernest-François; and Le Chatelier, Henry Louis; « Sur les vitesses de propagation de l’inflammation dans les mélanges gazeux explosifs » ["On the propagation velocity of burning in gaseous explosive mixtures"], Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences, vol. 93, pp. 145-148, 1881</ref>  Matematička predviđanja širenja su prvo izveli [[David Čapman|David Čapman]] 1899. <ref>Chapman, David Leonard (1899). "VI. On the rate of explosion in gases", ''The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science'', '''47'''(284), 90-104.</ref> i [[Emile Jouguet]] 1905, <ref name="Jouguet1905" /> 1906. i 1917. <ref>Jouguet, Jacques Charles Émile (1917). ''L'Œuvre scientifique de Pierre Duhem'', Doin.</ref> Sledeći napredak u razumevanju detonacije napravio je [[Džon fon Nojman]] <ref name="vonNeumann" /> i Verner Doring <ref name="Döring" /> početkom 1940-ih i Iakov B. Zel'dovich i Aleksandar Solomonovič Kompanijec 1960-ih godina. <ref name="Zel'dovichKompaneets" />

== Istorija istraživanja fenomena ==

Verovatno je po prvi put termin „detonacija“ u naučnu upotrebu uveo Lavoazije u Traktatu o elementarnoj hemiji ({{lang-fr|Traité élémentaire de chimie}}), objavljenom u [[Pariz]]u 1789. U drugoj polovini 19. veka sintetizovani su sekundarni [[eksploziv]]i, koji se zasnivaju na fenomenu '''detonacije'''. Međutim, zbog velike brzine detonacionog talasa i destruktivnog dejstva [[Експлозија|eksplozije]], pokazalo se da je naučno proučavanje '''detonacije''' izuzetno teško i počelo je objavljivanjem studija o fenomenu detonacije gasnih mešavina u cevima 1881. francuski hemičari Malard i Le Šatelije i nezavisno od njih Bertelo i Vilem. {{sfn|Щёлкин, Трошин, Газодинамика горения|1963|p=13}} Godine 1890. ruski naučnik [[V. A. Mikhelson]], na osnovu rada Hugonioa o udarnim talasima, izveo je jednačine za širenje detonacionog talasa i dobio izraz za brzinu detonacije. {{sfn|Хитрин, Физика горения и взрыва|1957|p=262}} Teoriju su dalje razvili Čepmen 1899. i Žouge 1905. godine. U Chapman-Jouguet teoriji, nazvanoj hidrodinamička teorija detonacije, detonacioni talas se smatrao površinom diskontinuiteta, a uslov za određivanje brzine detonacije, nazvan po njima (Chapman-Jouguet test), uveden je kao postulat.

Četrdesetih godina prošlog veka, [[Ia. B. Zel'dovich]] je razvio teoriju '''detonacije''', koja uzima u obzir konačno vreme hemijske reakcije nakon zagrevanja supstance udarnim talasom. U ovom modelu, [[Chapman–Jouguet test]] dobija jasno fizičko značenje kao pravilo odabira brzine detonacije, a sam model je nazvan ZND model, po Zeldoviču, Nojmanu i Doringu, pošto je nezavisno od njega von Nojman je došao do sličnih rezultata u [[SAD]] i Doring u [[Nemačka|Nemačkoj]].

[[Chapman-Jouguet]] i [[ZND test|ZND modeli]] su napravili značajan napredak u razumevanju fenomena '''detonacije''', ali su nužno bili jednodimenzionalni i pojednostavljeni. Sa porastom mogućnosti eksperimentalnog proučavanja detonacije 1926. godine, engleski istraživači Kembel i Vudhed su otkrili efekat spiralnog napredovanja fronta detonacije kroz smešu gasova. {{sfn|Щёлкин, Трошин, Газодинамика горения|1963|p=44}} Ovaj fenomen je nazvan „spin detonacija“ i naknadno je otkriven u kondenzovanim sistemima. {{sfn|Дрёмин и др., Детонационные волны в конденсированных средах|1970|p=69}}

Godine 1959. [[Ju. N. Denisov]] i [[Ja. K. Trošin]], članovi Instituta za hemijsku fiziku Akademije nauka [[SSSR]], otkrili su fenomen ćelijske strukture i pulsirajućih režima širenja detonacionog talasa.

== Teorije ==

Najjednostavnija teorija za predviđanje ponašanja detonacija u gasovima poznata je kao [[Chapman-Jouguet (CJ) teorija]], razvijena na prelazu iz 20. veka. Ova teorija, opisana relativno jednostavnim skupom algebarskih jednačina, modelira detonaciju kao šireći [[udarni talas]] praćen egzotermnim oslobađanjem toplote. Takva teorija opisuje hemiju i procese difuznog transporta koji se javljaju naglo kako šok prođe.

Složeniju teoriju su tokom [[Други светски рат|Drugog svetskog rata]] nezavisno izneli Zeldovič, fon Nojman i Doring. <ref name="Zel'dovichKompaneets">{{cite book |last1=Zel'dovich |first1=Yakov B. |last2=Kompaneets |first2=Aleksandr Solomonovich |title=Theory of Detonation |publisher=Academic Press |location=New York |year=1960 |asin=B000WB4XGE |oclc=974679 }}</ref><ref name="vonNeumann">{{cite report |year=1942 |last=von Neumann |first=John |title=Progress report on "Theory of Detonation Waves" |id=OSRD Report No. 549. Ascension number ADB967734 |url=http://oai.dtic.mil/oai/oai?verb=getRecord&metadataPrefix=html&identifier=ADB967734 |access-date=2017-12-22 |archive-date=2011-07-17 |archive-url=https://web.archive.org/web/20110717145048/http://oai.dtic.mil/oai/oai?verb=getRecord |url-status=dead }}</ref><ref name="Döring">{{cite journal |last1=Döring |first1=Werner |journal=Annalen der Physik |volume=43 |pages=421–436 |year=1943 |doi=10.1002/andp.19434350605 |title="Über den Detonationsvorgang in Gasen" |trans-title="On the detonation process in gases" |issue=6–7 |bibcode=1943AnP...435..421D }}</ref> Ova teorija, sada poznata kao [[ZND teorija]], prihvata hemijske reakcije sa ograničenom brzinom i na taj način opisuje '''detonaciju''' kao beskonačno tanak udarni talas, praćen zonom egzotermne hemijske reakcije. Sa referentnim okvirom stacionarnog šoka, sledeći tok je podzvučan, tako da akustična reakciona zona sledi neposredno iza prednje strane olova, Chapman-Jouguet uslov. <ref>{{cite journal |last=Chapman |first=David Leonard |title=On the rate of explosion in gases |journal=Philosophical Magazine |location=London |series=Series 5 |volume=47 |issue=284 |pages=90–104 |date=January 1899 |url=https://books.google.com/books?id=N4u8y0Kf8NQC&pg=PA90 |issn=1941-5982 |lccn=sn86025845 |doi=10.1080/14786449908621243 }}</ref><ref name="Jouguet1905">{{cite journal |last=Jouguet |first=Jacques Charles Émile |url=http://math-doc.ujf-grenoble.fr/JMPA/PDF/JMPA_1905_6_1_A9_0.pdf |title=Sur la propagation des réactions chimiques dans les gaz |journal=Journal de mathématiques pures et appliquées |series=6 |volume=1 |pages=347–425 |year=1905 |trans-title="On the propagation of chemical reactions in gases" |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20131019171453/http://math-doc.ujf-grenoble.fr/JMPA/PDF/JMPA_1905_6_1_A9_0.pdf |archive-date=2013-10-19 |access-date=2013-10-19 }} Continued in {{cite journal |last=Jouguet |first=Jacques Charles Émile |journal=Journal de mathématiques pures et appliquées |series=6 |volume=2 |pages=5–85 |year=1906 |url=http://sites.mathdoc.fr/JMPA/PDF/JMPA_1906_6_2_A1_0.pdf |title=Sur la propagation des réactions chimiques dans les gaz |trans-title="On the propagation of chemical reactions in gases" |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20151016140100/http://sites.mathdoc.fr/JMPA/PDF/JMPA_1906_6_2_A1_0.pdf |archive-date=2015-10-16 }}</ref>

Takođe postoje neki dokazi da je zona reakcije polumetalna u nekim [[eksploziv]]ima. <ref>{{cite journal |doi=10.1038/nphys806 |title=A transient semimetallic layer in detonating nitromethane |year=2007 |last1=Reed |first1=Evan J. |last2=Riad Manaa |first2=M. |last3=Fried |first3=Laurence E. |last4=Glaesemann |first4=Kurt R. |last5=Joannopoulos |first5=J. D. |journal=Nature Physics |volume=4 |pages=72–76 |issue=1 |bibcode=2008NatPh...4...72R }}</ref>

Obe teorije opisuju jednodimenzionalne i stabilne talasne fronte. Međutim, 1960-ih, eksperimenti su otkrili da su detonacije u gasnoj fazi najčešće karakterisane nestabilnim, trodimenzionalnim strukturama, koje se samo u prosečnom smislu mogu predvideti jednodimenzionalnim stabilnim teorijama. Zaista, takvi talasi se gase pošto je njihova struktura uništena. <ref>{{cite journal |last1=Edwards |first1=D. H. |last2=Thomas |first2=G. O. |last3=Nettleton |first3=M. A. |title=The Diffraction of a Planar Detonation Wave at an Abrupt Area Change |journal=Journal of Fluid Mechanics |volume=95 |issue=1 |pages=79–96 |year=1979 |doi=10.1017/S002211207900135X |bibcode=1979JFM....95...79E |s2cid=123018814 }}</ref><ref>{{cite journal |doi=10.2514/5.9781600865497.0341.0357 |volume=75 |journal=Progress in Astronautics & Aeronautics |year=1981 |title=Diffraction of a Planar Detonation in Various Fuel-Oxygen Mixtures at an Area Change |isbn=978-0-915928-46-0 |pages=341–357 |editor=A. K. Oppenheim |editor2=N. Manson |editor3=R. I. Soloukhin |editor4=J. R. Bowen |last1=Edwards |first1=D. H. |last2=Thomas |first2=G. O. |last3=Nettleton |first3=M. A. }}</ref> [[Teorija Vud-Kirkvudove detonacije]] može da ispravi neka od ovih ograničenja. <ref>{{cite journal |doi=10.1007/s00214-007-0303-9 |title=Improved Wood–Kirkwood detonation chemical kinetics |year=2007 |last1=Glaesemann |first1=Kurt R. |last2=Fried |first2=Laurence E. |journal=Theoretical Chemistry Accounts |volume=120 |pages=37–43 |issue=1–3 |s2cid=95326309 |url=https://zenodo.org/record/1232641 }}</ref>

Eksperimentalne studije su otkrile neke od uslova potrebnih za širenje takvih frontova. U zatvorenom prostoru, opseg sastava mešavine goriva i oksidansa i samorazgrađujućih supstanci sa inertima su nešto ispod granica zapaljivosti, a za frontove koji se sferno šire, znatno ispod njih. <ref>{{cite journal |last=Nettleton |first=M. A. |title=Detonation and flammability limits of gases in confined and unconfined situations |journal=Fire Prevention Science and Technology |issn=0305-7844 |pages=29 |year=1980 |issue=23 }}</ref> Elegantno je prikazan uticaj povećanja koncentracije razblaživača na širenje pojedinačnih detonacionih ćelija. <ref>{{cite journal |last1=Munday |first1=G. |last2=Ubbelohde |first2=A. R. |last3=Wood |first3=I. F. |title=Fluctuating Detonation in Gases |journal=Proceedings of the Royal Society A |volume=306 |pages=171–178 |year=1968 |doi=10.1098/rspa.1968.0143 |issue=1485 |bibcode=1968RSPSA.306..171M |s2cid=93720416 }}</ref> Slično, njihova veličina raste kako početni pritisak pada. <ref>{{cite journal |last=Barthel |first=H. O. |title=Predicted Spacings in Hydrogen-Oxygen-Argon Detonations |journal=Physics of Fluids |volume=17 |issue=8 |pages=1547–1553 |year=1974 |doi=10.1063/1.1694932 |bibcode=1974PhFl...17.1547B }}</ref> Pošto širine ćelija moraju da budu usklađene sa minimalnom dimenzijom izolacije, svaki talas koji je preterano iniciran biće ugašen.

Matematičko modeliranje je stalno napredovalo u predviđanju složenih polja strujanja iza reakcija koje izazivaju šokove. <ref>{{cite book |last1=Oran |last2=Boris |title=Numerical Simulation of Reactive Flows |publisher=Elsevier Publishers |year=1987 }}</ref><ref>{{cite journal |last1=Sharpe |first1=G. J. |last2=Quirk |first2=J. J. |title=Nonlinear cellular dynamics of the idealized detonation model: Regular cells |journal=Combustion Theory and Modelling |volume=12 |issue=1 |pages=1–21 |year=2008 |doi=10.1080/13647830701335749
 |bibcode=2008CTM....12....1S |s2cid=73601951 |url=http://eprints.whiterose.ac.uk/7931/1/cells_revised.pdf }}</ref> Do danas, niko nije adekvatno opisao kako se struktura formira i održava iza neograničenih talasa.

== Mehanizam detonacije ==

'''Detonacija''' se može javiti u gasovima, tečnostima, kondenzovanim materijama i heterogenim medijima. Tokom prolaska fronta udarnog talasa, supstanca se zagreva. Ako je udarni talas dovoljno jak, tada temperatura iza fronta udarnog talasa može premašiti temperaturu samozapaljenja supstance i u supstanci počinju hemijske reakcije sagorevanja. U toku hemijskih reakcija oslobađa se energija koja hrani udarni talas. Takva interakcija gasnodinamičkih i fizičko-hemijskih faktora dovodi do formiranja kompleksa udarnog talasa i zone hemijskih reakcija koje prate njega, nazvane detonacioni talas. Mehanizam konverzije energije u talasu detonacije razlikuje se od mehanizma u talasu sporog sagorevanja ([[deflagracija]]), krećući se podzvučnom brzinom, u kojoj se prenos energije na početnu smešu vrši uglavnom toplotnom provodnošću. {{sfn|Ландау, Лифшиц. Т. 6. Гидродинамика|2001|p=668|loc=§ 129. Детонация}}

=== Hidrodinamička teorija detonacije ===

Ako karakteristične dimenzije sistema primetno prelaze debljinu detonacionog talasa, onda se to može smatrati površinom normalnog diskontinuiteta između početnih komponenti i produkata '''detonacije'''. U ovom slučaju, zakoni održanja mase, impulsa i energije sa obe strane diskontinuiteta u koordinatnom sistemu, gde je front talasa stacionaran, izraženi su sledećim odnosima:

:* <math>\rho_0 D = \rho ( D - u )</math> — masovna konzervacija,
:* <math>P_0 + \rho_0 D^2 = P + \rho ( D - u )^2</math> — očuvanje impulsa,
:* <math>P_0 D + \rho_0 D ( e_0 + D^2 /2 ) = P ( D - u )+ \rho ( D - u ) ( e + ( D - u )^2 /2 )</math> — ušteda energije.

Ovde je ''D'' brzina detonacionog talasa, (''D - u'') je brzina proizvoda u odnosu na detonacioni talas, ''P'' je pritisak, ''ρ''  je gustina, ''e''  je specifična unutrašnja energija. Indeks 0 označava količine koje se odnose na originalnu supstancu. Eliminišući u iz ovih jednačina ''u'', tako da imamo:

* <math>P - P_0 = (\rho_0 D)^2 ( V_0 - V )</math>,
* <math>e - e_0 = \frac{1}{2}( P + P_0 ) ( V_0 - V )</math>{{sfn|Зельдович, Компанеец, Теория детонации|1955|p=10}}.

Prva relacija izražava linearnu vezu između pritiska ''P'' i specifične zapremine ''V=1/ρ'' i naziva se Majkelsonova prava (u stranoj literaturi - [[Rejlejeva prava linija]]). Druga relacija se zove detonaciona adijabat ili [[Hugoniot kriva]] (u stranoj literaturi poznata i kao [[Rankine-Hugoniot]]). Ako je jednačina stanja materije poznata, onda se unutrašnja energija može izraziti u vidu pritiska i zapremine, a Hugoniotova kriva se takođe može predstaviti kao prava u ''P'' i ''V'' koordinatama. {{sfn|Зельдович, Компанеец, Теория детонации|1955|p=11}}

=== Chapman-Jouguet model ===

Sistem od dve jednačine (za Majkelsonovu liniju i Hugoniotovu krivu) sadrži tri nepoznate (''D'', ''P'' i ''V''), pa je potrebna dodatna jednačina za određivanje brzine detonacije ''D'', koja se ne može dobiti samo iz termodinamičkih razmatranja. Pošto je detonacioni talas stabilan, zvučni poremećaji u proizvodima ne mogu da prestignu front detonacionog talasa, inače će se srušiti. Dakle, brzina zvuka u proizvodima detonacije ne može premašiti brzinu protoka iza fronta detonacionog talasa.

Na ravni ''P'', ''V'', [[Mikelsonova prava]] i [[Hugoniotova kriva]] mogu da se seku u najviše dve tačke. Chapman i Jouguet su predložili da je brzina detonacije određena uslovom kontakta između Majkelsonove linije i Hugoniotove krive za potpuno reagovane proizvode (detonacioni adijabat). U ovom slučaju, Majkelsonova linija je tangenta na detonacioni adijabat, i ove linije se seku tačno u jednoj tački, koja se zove [[Chapman-Jouguet tačka (CJ)]]. Ovaj uslov odgovara minimalnom nagibu Majkelsonove prave i fizički znači da se detonacioni talas širi minimalnom mogućom brzinom, a brzina strujanja iza fronta detonacionog talasa je tačno jednaka brzini zvuka u produktima detonacije. {{sfn|Зельдович, Компанеец, Теория детонации|1955|p=71}}.

=== Model Zeldoviča, Nojmana i Doringa (ZND) ===

[[Chapman-Jouguet test|Chapman-Jouguet model]] omogućava da se širenje detonacionog talasa opiše kao hidrodinamički diskontinuitet, ali ne daje odgovore na pitanja u vezi sa strukturom zone hemijske reakcije. Ova pitanja su postala posebno aktuelna kasnih 1930-ih zbog brzog razvoja [[Vojna oprema|vojne opreme]], [[Муниција|municije]] i [[eksploziv]]a. Nezavisno jedan od drugog, [[Ia. B. Zel'dovich]] u [[Совјетски Савез|SSSR-u]], [[Džon fon Nojman]] u [[SAD]] i [[Verner Doring]] u [[Nemačka|Nemačkoj]] stvorili su model koji je kasnije nazvan [[ZND model]] po njihovim imenima. Slični rezultati dobijeni su u doktorskoj tezi [[A. A. Grib]]a, završenoj 1940. godine u [[Томск|Tomsk]]u. <ref>{{cite web|url=http://www.afpyro.org/administration/clients/www.afpyro.org/documents/docs/A3P/ActesJPV6/Texte_Grard_Baudin_2.pdf|title=La détonation: chronologie des travaux de modélisation dans les explosifs condensés|author=Baudun G.|date=2009|work=Sixièmes journées scientifiques Paul Vieille, ENSTA, Paris 7-8 octobre 2009|pages=27|accessdate=2015-04-22|archiveurl=https://web.archive.org/web/20160306102559/http://www.afpyro.org/administration/clients/www.afpyro.org/documents/docs/A3P/ActesJPV6/Texte_Grard_Baudin_2.pdf|archivedate=2016-03-06}}</ref>.

U ovom modelu se pretpostavlja da se tokom širenja '''detonacije''' supstanca prvo zagreva kada prođe front udarnog talasa, a hemijske reakcije počinju u materiji nakon nekog vremena jednakog kašnjenju samopaljenja. Tokom hemijskih reakcija oslobađa se toplota, što dovodi do dodatnog širenja proizvoda i povećanja brzine njihovog kretanja. Dakle, zona hemijskih reakcija deluje kao neka vrsta klipa koji gura vodeći udarni talas i obezbeđuje njegovu stabilnost. {{sfn|Зельдович, Компанеец, Теория детонации|1955|p=64}}

Na ''P'', ''V'' dijagramu ovaj model je uslovno prikazan kao proces, čija će prva faza biti skok duž Hugoniot adijabate za početnu supstancu do tačke sa maksimalnim pritiskom, nakon čega sledi postepeno spuštanje duž Majkelsonove prave linije, sve dok ne dodirne Hugoniot adijabat za reagovanu supstancu, odnosno do Čepman-Žugeovih. {{sfn|Зельдович, Компанеец, Теория детонации|1955|p=69}} U ovoj teoriji, pravilo odabira brzine detonacije i [[Chapman-Jouguet]] hipoteza dobijaju svoje fizičko opravdanje. Sva stanja iznad Chapman-Jouguet tačke ispostavljaju se nestabilnim, jer u njima brzina zvuka u proizvodima prelazi brzinu protoka iza fronta detonacionog talasa. Nemoguće je doći u stanja ispod Chapman-Jouguet tačke, pošto je skok pritiska na frontu udarnog talasa uvek veći od konačne razlike pritiska između produkata detonacije i početne supstance. {{sfn|Зельдович, Компанеец, Теория детонации|1955|p=75}}

Međutim, takvi režimi se mogu uočiti u eksperimentu sa veštačkim ubrzanjem detonacionog talasa, a nazivaju se, respektivno, nadkomprimovana ili potkomprimovana detonacija. {{sfn|Зельдович, Компанеец, Теория детонации|1955|p=74}}

== Detalji reakcije ==

[[Udarni talas]] karakteriše nagli porast pritiska i gustine, kao i smanjenje brzine [[gas]]a. U referentnom okviru '''detonacije''', brzina [[gas]]a, koja je bila nadzvučna u svežim gasovima, postaje podzvučna odmah nakon udara, i ponovo raste u reakcionoj zoni. U slučaju idealne detonacije, takođe poznate kao [[Chapman-Jouguet test|Chapman-Jouguet]], brzina postaje tačno jednaka brzini zvuka na izlazu iz reakcione zone.

== Brzina prostiranja ==

Brzina fronta plamena je stoga mnogo veća u slučaju '''detonacije''' nego tokom [[Deflagracija|deflagracije]]:  front plamena je prednji deo talasa, napreduje brže od zvuka u medijumu, dok je u slučaju [[Deflagracija|deflagracije]] brzina je ograničena provodljivošću i difuzijom toplote. '''Detonacija''' se obično širi brzinom od nekoliko kilometara u sekundi, u poređenju sa brzinom [[Deflagracija|deflagracije]] reda veličine jednog metra u sekundi i brzinom zvuka u vazduhu na sobnoj temperaturi reda 300 metara u sekundi. Vrh pritiska u detonaciji je oko 30 do 60 puta veći od početnog pritiska. Brojčane vrednosti brzine i pritiska su još važnije u slučaju detonacije u kondenzovanom [[eksploziv]]u.

== Klasifikacija ==

U zavisnosti od brzine koju pojava pretpostavlja nizvodno od fronta plamena, mogu biti tri slučaja:

* jaka detonacija sa podzvučnom brzinom nizvodno;
* slaba detonacija sa nadzvučnom brzinom nizvodno (situacija koja se nikada ne dešava);
* nizvodno Chapman-Jouguet detonacija sa zvučnom brzinom.

== Aplikacije ==
 
Kada se koristi u eksplozivnim napravama, glavni uzrok oštećenja od '''detonacije''' je front supersonične eksplozije (snažan [[udarni talas]]) u okolini. Ovo je značajna razlika od [[deflagracija]] gde je egzotermni talas podzvučan i maksimalni pritisci za nemetalne čestice prašine su približno 7 - 10 puta veći od [[Атмосферски притисак|atmosferskog pritiska]]. <ref>{{cite book |title=Handbook of Fire Protection Engineering |date=2016 |edition=5 |publisher=Society of Fire Protection Engineers |at=Table 70.1 Explosivity Data for representative powders and dusts, page 2770 }}</ref> Prema tome, '''detonacija''' je karakteristika za destruktivne svrhe, dok je [[deflagracija]] favorizovana za ubrzanje projektila [[Ватрено оружје|vatrenog oružja]]. Međutim, detonacioni talasi se takođe mogu koristiti u manje destruktivne svrhe, uključujući nanošenje premaza na površinu <ref>{{cite journal |last1=Nikolaev |first1=Yu. A. |last2=Vasil'ev |first2=A. A. |last3=Ul'yanitskii |first3=B. Yu. |title=Gas Detonation and its Application in Engineering and Technologies (Review) |journal=Combustion, Explosion, and Shock Waves |volume=39 |issue=4 |pages=382–410 |year=2003 |doi=10.1023/A:1024726619703 |s2cid=93125699 }}</ref> ili čišćenje opreme (npr. uklanjanje šljake <ref>{{cite journal |last1=Huque |first1=Z. |last2=Ali |first2=M. R. |last3=Kommalapati |first3=R. |title=Application of pulse detonation technology for boiler slag removal |journal=Fuel Processing Technology |volume=90 |issue=4 |pages=558–569 |year=2009 |doi=10.1016/j.fuproc.2009.01.004 }}</ref>) pa čak i eksplozivno zavarivanje metala koji se inače ne bi spojili. Impulsni detonacioni motori koriste detonacioni talas za vazdušni pogon. <ref>{{cite journal |last=Kailasanath |first=K. |title=Review of Propulsion Applications of Detonation Waves |journal=AIAA Journal |volume=39 |issue=9 |pages=1698–1708 |year=2000 |doi=10.2514/2.1156 |bibcode=2000AIAAJ..38.1698K }}</ref>  Prvi let [[avion]]a pokretanog motorom za pulsnu detonaciju obavljen je u vazdušnoj i svemirskoj luci Mohave 31. januara 2008. <ref>{{cite journal |last=Norris |first=G. |title=Pulse Power: Pulse Detonation Engine-powered Flight Demonstration Marks Milestone in Mojave |journal=Aviation Week & Space Technology |volume=168 |issue=7 |page=60 |year=2008 |url=http://archive.aviationweek.com/issue/20080218 }}</ref>
 
== U motorima i vatrenom oružju ==

Motor sa unutrašnjim sagorevanjem svoju energiju crpi iz veoma brzog sagorevanja gasovite smeše, ali ne '''i iz detonacija''' koje se javljaju samo kada je motor deregulisan ili precizno podešen da prihvati određeni broj detonacija (takmičenje) po broju rotacija. Preterano ponovljene detonacije degradiraju mehaničke komponente motora koji se pale na svećice.

Generalno, prelazak na detonirajući režim se dešava na kraju sagorevanja kada se paljenje kontroliše prerano, loše hlađenje, deo svežeg punjenja zarobljen u uglu loše proučene komore i/ili je gorivo lošeg kvaliteta. U najboljem slučaju ovo rezultira karakterističnom bukom zveckanja, ali motor se takođe može pokvariti ako se ništa ne preduzme da se taj fenomen zaustavi. Motori sa unutrašnjim sagorevanjem na [[benzin]] već dugo koriste goriva obogaćena veoma toksičnim i zagađujućim aditivom protiv '''detonacije''' ([[Tetraetilolovo|tetraetil olovo]]).

Nenamerna '''detonacija''' kada je poželjna [[deflagracija]] je problem u nekim uređajima. U motorima sa unutrašnjim sagorevanjem to jest u [[Otto ciklus]]u, ili benzinskim motorima, to se zove kucanje motora ili pinganje, i uzrokuje gubitak snage, preterano zagrevanje i jak mehanički udar koji može dovesti do eventualnog kvara motora. <ref>{{Cite web |url=https://www.hpacademy.com/technical-articles/dont-waste-your-time-listening-for-knock/ |title=Don't Waste Your Time Listening for Knock... |website=High Performance Academy |first=Andre |last=Simon }}</ref> 

U [[Ватрено оружје|vatrenom oružju]] može izazvati katastrofalan i potencijalno smrtonosni neuspeh.

== Posebni slučajevi, upotreba, upravljanje rizikom ==

Osim destruktivne moći [[eksploziv]]a (civilnih ili vojnih), '''detonacija''' je u pitanju u mnogim bezbednosnim kontekstima, posebno kada se dogodi u kontekstu prirodnih rizika (npr. eksplozivne vulkanske erupcije, poput one koja je progutala Pompeje pod pepelom) i industrijske nesreće (npr. eksplozija fabrike AZF u [[Tuluz]]u u [[Француска|Francuskoj]]).

== Vidi još ==

* [[Detonator]]
* [[Brzina detonacije]]
* [[Detonacioni pritisak]]
* [[Chapman-Jouguet test]]
* [[Deflagracija]]
* [[Eksplozija]]
* [[Relativni faktor efektivnosti]]

== Reference ==
{{Reflist|2}}

== Literatura ==
* {{cite book |author1= R.A. Strehlow |title=Combustion Fundamentals |url= https://archive.org/details/combustionfundam0000stre |publisher=[[McGraw-Hill Education|McGraw-Hill]] |year=1984 |isbn= 978-0-07-062221-0}}
* Trușcă Teodor. – ''Pirotehnie și explozivi''. Editura Tehnică, București, 1984.
* V. N. Constantinescu, Șt. Găletușe - ''Mecanica fluidelor și elemente de aerodinamică'', Editura Didactică și Pedagogică, București, 1983
* „MDN”, 2007, pag. 293 (Florin Marcu)
* D. L. Chapman: ''Phil. Mag''. (Lond. Edinb. Dubl.) 47, 90 (1899)
* E. Jouguet: ''J. Math. Pure App''l. 60, 347 (1905); 61, 1 (1906)
* J. Taylor: ''Detonation in Condensed Explosives''. Clarendon Press, Oxford 1952.
* J. Neumann, R.D. Richtmeyer: ''J. Appl. Phys''. 21, 232 (1950)
* C. E. Anderson, J. S. Wilbeck, J. C. Hokanson, J. R. Asay, D. E. Grady, R. A. Graham, M. E. Kipp, in: Y. M. Gupta: ''Shock Waves in Condensed Matter - 1985''. Plenum Press, New York 1986.
* J. M. Walsh, R. H. Christian: ''Phys. Rev''. 97, 1544–56 (1955)

== Spoljašnje veze ==
{{Wiktionary}}
{{Commons category |Detonations}}

* [https://www.youtube.com/watch?v=TjC4SvZIARY Youtube video demonstrating physics of a blast wave]
* [http://www.galcit.caltech.edu/detn_db/html/db.html GALCIT Explosion Dynamics Laboratory Detonation Database] {{Wayback|url=http://www.galcit.caltech.edu/detn_db/html/db.html |date=20140311212147 }}

{{normativna kontrola}}

[[Категорија:Експлозиви]]
[[Категорија:Експлозивне хемикалије]]