В своей жизни и трудовой деятельности человек всегда применял силу, затрачивал свою энергию для разных целей: для передвижения, для переноски тяжестей, при охоте, при обработке земли и т. д. Однако сила человека невелика. Если ее оценивать, как это принято в энергетике, мощностью, то есть работой, совершаемой в одну секунду, то для среднего человека это составит всего около 15 килограммометров, то есть в 200 раз меньше, чем для полуторатонного грузовика.

Стремясь увеличить свои силы, человек приручил животных и этим получил возможность в несколько раз быстрее передвигаться, перевозить большие тяжести, облегчить тяжелый труд по обработке полей. Большой шаг в расширении использования энергии человеком был сделан, когда люди научились применять энергию движущейся воды (водяное колесо) и ветра (ветродвигатель). Новую эпоху в развитии производительных сил человеческого общества составило открытие способов превращения теплоты горения в механическую работу. Паровая машина, изобретенная в России И. И. Ползуновым за 20 лет до англичанина Уатта, позволила получать механическую энергию за счет огромных запасов скрытой химической энергии различных видов топлива, выделяющейся в виде тепла при его горении. То, что дерево и некоторые другие вещества могут гореть с большим выделением тепла, было известно человечеству с незапамятных времен. В течение многих тысячелетий огонь служил только как источник тепла в быту и в промышленности, однако народная мудрость уже давно пророчески оценила значение его открытия. В древнем сказании повествуется о Прометее, титане, похитившем у богов огонь, которым лишь они одни до того владели. Прометей передал огонь людям и жестоко за это был наказан богами. В этом мифе наши далекие предки намного вперед предугадывали то огромное увеличение мощи человечества, ключ к которому лежал в открытии огня. Кстати, огонь, вероятно, и на самом деле первоначально сошел к человеку с неба в виде молнии, воспламенившей сухое дерево.

С изобретением паровой машины стало возможно получать энергию в нужном количестве и в любом месте, где это требовалось, а не только на реках или где дуют ветры, сила которых к тому же непостоянна. Паровая машина стала матерью промышленных городов. Ее вскоре начали использовать также для передвижения — на пароходе и на паровозе. После паровой машины двигатель внутреннего сгорания, динамомашина и электромотор, газовая турбина, входящая в наше время в технику, были новыми этапами в овладении энергией огня, которые позволили более полно и гибко использовать ее в промышленности и в быту.

Горение и взрыв

Горение, как известно, может происходить само по себе, а детонация всегда связана со взрывом. Тем не менее и горение, и детонация — результат экзотермической химической реакции. Немецкий врач, химик и лейб-медик Прусского короля Георг Эрнест Шталь при рассмотрении процессов горения в 1697— 1709 гг. выдвинул теорию флогистона, согласно которой все горючие вещества и не-благородные металлы состоят из флогистона и золы, т. е. из окалины и извести. Флогистон выделяется при горении и улетучивается. Серная кислота, нагретая углем, дает серу, следовательно, сера состоит из кислоты и флогистона. Все это — горение, обжигание — разложение сложных тел при нагревании. Поэтому уголь, сера и селитра,, основные компоненты пороха, содержащие много флогистона, при горении сгорают без остатка. Теория флогистона хорошо объясняла горение легколетучих соединений, хотя практически никто не мог объяснить, что конкретно представляет собой флогистон.

Только к середине XVIII в. благодаря точным химическим анализам продуктов горения и точности взвешивания компонентов появились доказательства несостоятельности теории Шталя. Основной удар по данной теории нанес французский химик Антуан Лоран Лавуазье, четко сформулировав, что процесс горения — это соединение вещества с кислородом. По инициативе Лавуазье в 1775 г. пороховое дело во Франции было передано в руки государства, где под его руководством выпускался лучший в мире порох.

Один из основоположников теории горения и взрыва, прибалтийский химик Христиан Иоганн Дитрих Гроттус, сформировал первую теорию электролиза в 1805 г. В 1809— 1918 гг. он столкнутся с явлением, близким к понятию критического лиаметра ВВ — смесь газов перестает воспламеняться в узких трубках. Гроттус вплотную подошел к теории теплового взрыва — в момент контакта пламени с газом последний внезапно и сильно расширяется.

Исследование взрывных процессов в 1883 — 1885 гг. французским ученым Бертолле Клод Луи положило начало химической механике; он теоретически обосновывал и организовал производство пороха и селитры. В это же время химик Бергло Марсель, во время осады Парижа входивший в комитет по обороне, теоретически обосновал химические процессы, происходящие в ВВ. Было доказано существование предельной скорости взрыва для определенной взрывчатой смеси. При проведении опытов в боевых условиях скорость рас-пространения пламени достигала нескольких тысяч метров в секунду. Это явление названо детонацией. По Бергло, индукцией взрыва является колоссальное давление, сильный удар, который испытывает вещество при взрыве детонатора. Кинетическая энергия мгновенного сжатия вещества от удара переходит в тепловую энергию. Давление в результате разложения резко возрастает и инициирует взрыв в соседнем слое. Детонационная волна проходит от слоя к слою, через все вещества с неослабевающей силой, постоянной интенсивностью.

Детонационные волны Бергло изучал на примерах газовых смесей водорода, окиси углерода, метана, аце-тилена в трубках, окислителем ему служил кислород.

Таким образом, было доказано, что взрыв есть результат химической реакции, выделяющей тепло и способной вызвать быстрый рост температуры и увеличение скорости реакции. Взрыв происходит и в результате горения, и в результате детонации, в обоих случаях речь идет о экзотермических химических реакциях. Разница заключается прежде всего в скорости реакции.