화약이 폭발하게 되는 원리가 뭔가요
강한 충격을 줌으로써 화약이 폭발하는건가요 ??
아니면 스파크로 마찰을 일으켜서 폭발하게되는 원리인가요
그 힘이 어느정도이길레 강하게 터지는건가요
안녕하세요. 과학전문가입니다.
화약류의 폭발은 주로 산화반응. 즉 연소에 의해서 일어나는데 연소속도가 빠르고 높은 온도가 되며 급격한 가스팽창에 의해서 음향과 파괴력이 발생하는 현상을 의미합니다.
특히 흑색 화약은 질산 칼륨(KNO3, 초석)은 강력한 산화제로 작용한며, 숯(목탄)은 질산칼륨에 의해 산화되어 이산화 탄소 등의 기체와 열을 만들어냅니다.
전통적인 화약(gunpowder)은 질산칼륨(potassium nitrate, KNO3), 황(S), 숯의 혼합물이며 이를 흑색화약이라고 합니다. 질산칼륨은 칼륨의 질산염으로써 연소의 속도가 빠른 발열반응을 하는 산화제입니다. 황과 숯은 연료입니다. 질산기 또는 질산염(NO3)은 연소과정에서 스스로 산소를 공급합니다(따라서 산소가 없는 곳에서도 연소 가능. 연소를 하기위해서는 반드시 산소가 필요). 황은 낮은 온도에서도 발화할 수 있게 하여 연소 속도를 높입니다. 숯은 연소반응에 연료 역할을하는 탄소(C)를 공급합니다. 이중 질산칼륨의 역할이 가장 중요하며 산소를 공급하여 산화제로써 환원되고, 탄소와 같은 환원제와 폭발적으로 반응합니다. 단 환원제가 없는 질산칼륨이 자체적으로 폭발하지는 않습니다. 불이 없어도 연소하는 경우도 있지만 이때는 불을 붙여야 합니다. 과망간산칼륨과 글리세롤(글리세린)의 연소에는 불이 필요없어서 만나면 스스로 불타오릅니다(처음에는 느린반응이지만 생성열에 의해 빠른반응으로 바뀜). 나트륨(1족원소류)과 물이 만나면 수소와 열과 불꽃이 발생하며 연소하고 이후 발생한 수소와 불꽃이 산소를 만나면서 폭발을 일으킵니다. 하지만 대부분의 연소 및 폭발반응에는 반응개시를 위한 불(또는 스파크) 또는 압력, 충격, 열 등의 갑작스러운 점화와 활성화에너지가 필요합니다. 산소, 염소, 불소, 삼불화염소, 아산화질소, 질산(HNO3) 등은 높은 산화전위를 가지며 연소용산화제가 될 수 있습니다. 또한 연소와 달리 폭발은 고압상태에서 빠른 열의 생성과 방출이 중요하기 때문에 주로 탄소 덩어리인 석탄은 니트로글리세린보다 단위질량대비 5배나 많은 열을 방출하지만 폭탄의 원료는 될 수 없습니다.