Индивидуальный творческий проект по химии "Порох"

Слайд 1

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №9 имени адмирала П.С. Нахимова г. Вязьмы Индивидуальный творческий проект по химии Номинация: Естественно-научные дисциплины по химии Тема: “Порох” Автор: Гусев Игорь Витальевич обучающийся 10а класса: Научный руководитель: Горчаг Г.А. Учитель химии и биологии, высшая категория г. 2020

Слайд 2

Содержание Введение Общая характеристика пороха. Состав пороха. Сорта дымного пороха. Изобретение пороха . Виды пороха . Характеристики пороха . Горение пороха и его регулирование . Определение качества дымного пороха . Отличия и свойства бездымного пороха . Применение пороха. Мирное применение Техническая безопасность Практическая часть Заключение Приложение Источники

Слайд 3

Цель работы: 1. Рассказать о производстве и применении пороха, где и как он применяется. Задачи: 1.Выяснить для чего и в каких целях применяется порох. 2.Узнать какие виды пороха существует, и в чем они отличаются. 3.Определить значение пороха для человека.

Слайд 4

Введение Сейчас в мире ведётся множество боевых действий. Войны ведутся с использованием огромного количества орудий: наземных, водных, подводных, воздушных и др. почти каждый день орудия совершенствуются, и появляются всё новые и новые виды. Но, несмотря на их разнообразие, в основе практически каждого орудия лежит порох. В орудиях порох используется с 14 века. С того времени он во многом усовершенствовался, однако современное военное дело не представляет своё существование без пороха. Люди придумали оружие массового уничтожения, в которых не применяют порох, например атомная бомба. Но эти орудия почти не используется, так как люди понимают, что они очень опасны. Поэтому войны ведутся с использованием порохового орудия. Я считаю эту тему актуальной, и поэтому мне захотелось узнать больше о его принципе действия и о том, как он используется в орудиях. Также мне хотелось узнать, где ещё применяется порох. Порох относится к военным средствам, и потому является достаточно закрытой темой. Несмотря на это мне удалось достать некоторую информацию, на которую я и опирался в своей работе.

Слайд 5

Общая характеристика пороха По́рох — многокомпонентная твёрдая взрывчатая смесь, способная к закономерному горению параллельными слоями без доступа кислорода извне с выделением большого количества тепловой энергии и газообразных продуктов, используемых для метания снарядов, движения ракет и в других целях. Его относят к классу метательных взрывчатых веществ. Порохами принято называть многокомпонентные твердые вещества, которые содержат в своем составе горючее и окислитель и обладают способностью гореть по определенному закону с выделением тепла и газооб­разных продуктов. Существует обширная группа веществ, подходящих под это определение. Прежде всего к ним относятся ве­щества, применяемые как химический источник энергии для метательных целей в стрелковом оружии, ствольной и реактивной артиллерии.

Слайд 6

Состав пороха Современные дымные пороха изготовляются в виде зёрен неправильной формы. Основой для получения пороха является смесь, в состав которой входит 75 % KNO3 (калиевая селитра) 15 % C (древесный уголь) и 10 % S (сера) . Роль окислителя в них выполняет калийная селитра (нитрат калия) , основного горючего — уголь. Сера является цементирующим веществом, понижающим гигроскопичность пороха и облегчающим его воспламенение. Эффективность горения дымного пороха во многом связана с тонкостью измельчения компонентов, полнотой смешения и формой зёрен в готовом виде.

Слайд 7

Сорта дымных порохов Сорта дымных порохов (% состав KNO3, S, C.) Шнуровой (для огнепроводных шнуров) (77 %, 12 %, 11 %); Оружейный (для воспламенителей к зарядам из нитроцеллюлозных порохов и смесевых твёрдых топлив, а также для вышибных зарядов в зажигательных и осветительных снарядах) ; Крупнозернистый (для воспламенителей) ; Медленногорящий (для усилителей и замедлителей в трубках и взрывателях) ; Минный (для взрывных работ) (75 %, 10 %, 15 %); Охотничий (76 %, 9 %, 15 %);

Слайд 8

Изобретение пороха Дымный порох был изобретён в Китае. В те времена китайские императоры очень заботились о своём здоровье и всячески поощряли местных алхимиков в надежде, что те, если и не откроют эликсир бессмертия, то хотя бы изобретут настойку долголетия. Наиболее известные даже смогли получить полное финансирование своих опытов. Однажды, смешав уголь, селитру и какие-то другие ингредиенты, неизвестный алхимик получил первый дымный порох. Испытывая новое вещество сочетанием «огонь и порох», он получил дым и пламя. История умалчивает, до чего довели его эксперименты, но так или иначе, формула была записана и попала в китайскую летопись. Долгое время дымный порох использовался лишь для фейерверков, пока китайцы не стабилизировали формулу и не научились его взрывать. В XI веке изобрели первое пороховое оружие – боевые ракеты. Такие ракеты использовались при осадах крепостей. Самое мощное оружие с использованием пороха, до которого смогли додуматься китайцы в те времена – это ручные глиняные бомбы.

Слайд 9

Виды пороха Охотничий порох бывает двух видов, которые подразделяются на сорта по качеству изготовления: Дымный порох Бездымный порох Бездымный порох или нитропорох групповое название метательных взрывчатых веществ, используемых в огнестрельном оружии и артиллерии, которые не дают дыма в момент выстрела, в отличие от дымного (чёрного) пороха. Дымный порох – это прямой потомок древнего китайского изобретения, которым до сих пор пользуются современные охотники. Все дымные пороха для охоты делятся на сорта (высший и первый) и номера (от 1 до 4). Номера пороха напрямую зависят от размера пороховых зёрен. Чем меньше зёрна, тем лучше будет взрываться порох, выталкивая пулю из ствола. Мелкие зёрна более плотно прилегают друг к другу, поэтому горение пороха происходит быстрее. Таким образом, если вам нужна большая начальная скорость полёта пули, используйте порох более высокого номера.

Слайд 10

Характеристики пороха Основными характеристиками пороха являются: теплота горения Q — количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 килограмма пороха; объём газообразных продуктов V, выделяемых при сгорании 1 килограмма пороха (определяется после приведения газов к нормальным условиям); температура газов Т, определяемая при сгорании пороха в условиях постоянного объёма и отсутствия тепловых потерь; плотность пороха ρ; сила пороха f — работа, которую мог бы совершить 1 килограмм пороховых газов, расширяясь при нагревании на Т градусов при нормальном атмосферном давлении. Порох Q, ккал/кг V, дм³/кг T, K Пироксилиновый 700 900 ~2000 Баллиститные: 900 1000 1700-4000 ТРТ 1200 860 1500-3500 артиллерийский 800 750 ~2500 Кордитный 850 990 ~2000 Дымный 700 300 ~2200 Характеристики основных типов порохов

Слайд 11

Горение пороха и его регулирование Горение параллельными слоями, не переходящее во взрыв , обусловливается передачей тепла от слоя к слою и достигается изготовлением достаточно монолитных пороховых элементов, лишённых трещин. Скорость горения порохов зависит от давления по степенному закону, увеличиваясь с ростом давления, поэтому не стоит ориентироваться на скорость сгорания пороха при атмосферном давлении. Регулирование скорости горения порохов — очень сложная задача и решается использованием в составе порохов различных катализаторов горения. Горение параллельными слоями позволяет регулировать скорость газообразования. Газообразование пороха зависит от величины поверхности заряда и скорости его горения. Величина поверхности пороховых элементов определяется их формой, геометрическими размерами и может в процессе горения увеличиваться или уменьшаться. Такое горение называется соответственно прогрессивным или дигрессивным . Для получения постоянной скорости газообразования или её изменения по определённому закону отдельные участки зарядов (например ракетных) покрывают слоем негорючих материалов ( бронировкой ). Скорость горения порохов зависит от их состава, начальной температуры и давления.

Слайд 12

Определение качества дымного пороха Чтобы определить, какой порох выбрать, недостаточно просто посмотреть на его сорт и номер. Современное производство – налаженный заводской процесс, в котором иногда случаются производственные браки. Хороший порох должен обладать следующими свойствами: Однотонный чёрный цвет; Отсутствие белых или желтоватых оттенков; Блестящая поверхность пороховых зёрен; Если на зерно надавить, оно должно расколоться на части, а не превратиться в порошок. Дымный порох при надлежащих условиях хранения способен сохранять свои свойства в течение десятилетий, но если в него попадёт вода – он придёт в негодность .

Слайд 13

Отличия и свойства бездымного пороха Изготовление бездымного пороха значительно отличается от технологии производства дымного. Хотя цена бездымного пороха выше, его мощность превышает мощность дымного в три раза, поэтому благодаря меньшему количеству пороха в патроне можно сэкономить. Использование бездымного пороха открывает массу преимуществ: Мощность, что сокращает количество раненых животных, так как ружьё бьёт дальше и сильнее; Отсутствие «дымовой завесы» при выстреле; Сравнительная чистота ствола ружья после выстрелов; Менее громкий звук выстрела. Помимо этого, если бездымный порох намокнет, его можно высушить, причём все его свойства сохранятся. Минусы бездымного пороха заключаются в том, что сроки его хранения не превышают 15 лет, а сам он очень чувствителен к резким температурным перепадам. Несмотря на эти недостатки, всё больше охотников выбирают именно бездымные виды пороха.

Слайд 14

Применение пороха Конечное же основное предназначение пороха – это военные цели и применение для разрушения объектов противника. Однако порох применяют и в мирных целях - это фейерверки, в строительных инструментах (пистолеты строительные, пробойники), а в области пиротехники – пиропатроны. Поняв мощь пороха и его возможности императоры Китая поддерживали изготовление оружия их пороха , это и катапульты, пороховые шары, различные снаряды . Благодаря применению пороха войска китайских командиров не знали поражений и повсеместно обращали врага в бегство. Применение пороха в огнестрельном оружии имеет многовеко­вую историю. Артиллерия длительный исторический период яв­лялась основным оружием разрушения техники, укреплений и поражения живой силы противника. В период Второй мировой войны артиллерия была одним из боевых основных средств борьбы с противником. В СССР ствольная артиллерия явилась также и первым сред­ством доставки ядерного оружия. В 1949 г. были завершены ра­боты по созданию ядерного оружия, однако эффективных средств доставки вооруженные силы страны в тот период не имели. Поэтому было решено использовать для этих целей ар­тиллерию главного калибра линкора «Новороссийск». Была изготовлена партия снарядов с ядерным зарядом мощностью 5 килотонн (калибр 320 мм, масса снаряда 525 кг, дальность стрель­бы 32 км), но провести оснащение линкора боеприпасами не удалось в связи с тем, что 29 октября 1955 г. в гавани Севасто­поля линкор «Новороссийск» по невыясненным причинам взо­рвался, унеся жизни 600 моряков.

Слайд 15

Мирное применение Так же порох может использоваться в мирных целях. Порох используют в подушках безопасности в машине. Подушка имеет небольшие вентиляционные отверстия, через которые газ медл енно стравливается после того, как она «сожмет» пассажира. Заполнение подушки газом происходит за 0,05 с, однако этого времени все же недостаточно в тех случаях, когда автомобиль движется со скоростью свыше 120 км/ч. На помощь пришел бездымный порох. Мгновенно сгорающий небольшой пороховой заряд позволяет надуть подушку продуктами сгорания в десять раз быстрее, чем сжатый воздух. Поскольку после надувания подушки происходит медленное стравливание газов, был разработан специальный состав пороха, который при горении не образует таких вредных продуктов, как оксид азота и угарный газ. Другое мирное применение бездымный порох нашел там, где этого можно было менее всего ожидать, – для борьбы с огнем. Небольшой пороховой заряд, помещенный в огнетушитель, позволяет почти мгновенно «выстрелить» огнегасительной смесью в направлении распространяющегося пламени. Не забудем также и о том, что до сих пор старинная «профессия» пороха – запуск фейерверков – создает нам радостное настроение в праздничные дни.

Слайд 16

Техническая безопасность При работе с порохом надо, чтобы помещение помещение было сухим, иначе порох отсыреет, и он прейдет в негодность. Следует учесть, что порох - это взрывоопасное вещество и находится в здании, в котором может произойти возгорание очень опасно, так как просыпанный порох сложно заметить. Из предыдущего правила можем понять, что помещение по производству пороха всегда следует держать в чистоте. Рабочие должны носить специальную обувь без железных подковок и гвоздей, лучше всего резиновую (летом) и валяную (зимой). Одежда не должна иметь стальных и железных пуговиц и застежек. По окончании работы каждая мастерская должна быть вычищена и приведена в порядок. Во время грозы работы прекращают, мастерские закрывают и рабочих отводят в безопасное помещение. Кроме того, должны быть приняты все противопожарные меры безопасности.

Слайд 17

Практическая часть Перед нами – оранжевые кристаллы дихромата аммония. Горящая лучинка вызывает бурную реакцию. Дихромат аммония – особенная соль, в ее составе – окислитель и восстановитель. Поэтому «внутри» этой соли может пройти окислительно -восстановительная реакция. ( NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4 H 2 O Окислитель - хром ( VI ) превращается в хром ( III ), образуется зеленый оксид хрома. Восстановитель – азот, входящий в состав иона аммония, превращается в газообразный азот. Итак, дихромат аммония превращается в зеленый оксид хрома, газообразный азот и воду: мы наблюдаем реакцию разложения соли. Реакция началась от горящей лучинки, но не прекратилась, когда лучинку убрали, а стала еще интенсивней. Дело в том, что в процессе реакции выделяется теплота, и начавшись от лучинки, процесс лавинообразно развивается до тех пор, пока вся масса дихромата не превратится в оксид хрома ( III ), азот и воду. Оксид хрома – очень твердое, тугоплавкое вещество зеленого цвета, его используют как абразив. Температура плавления – почти 2300 градусов. Оксид хрома – очень устойчивое вещество, не растворяется даже в кислотах. Благодаря устойчивости и интенсивной окраске окись хрома используется при изготовлении масляных красок.

Слайд 18

Заключение Я решил писать реферат на эту тему, так как считаю её актуальной. Современное военное дело не представляет своего существование без пороха. Порох является основой во все орудиях, кроме орудий массового уничтожения, например, атомная бомба. Но люди мало используют эти орудия, так-как понимают, что они могут привести к гибели всей планеты. Чувствительность дымного пороха к лучу пламени и хорошее зажигающее действие, удобство прессование в виде разных элементов. Эти свойства делают дымный порох незаменимым и по настоящее время. Мирное применение пороха такое же обширное, как военное. Человек использует порох в разных отраслях промышленности (горнодобывающая, оружейная, машиностроительная и строительная) Порох дал много возможностей для спасения и облегчения жизни человека.

Слайд 19

Источники Информация: https://militaryarms.ru/boepripasy/porox/#h2_3 https://ru.wikipedia.org/wiki/ Порох https://soldats.club/enciklopediya/143-chto-takoe-poroh#i-21 http://him.1september.ru/article.php?ID=200700102 https://warbook.club/boepripasy/dymnyy-poroh/ Книги: Келли Дж “ Порох ” Чельцов И. М. “ Порох ” Маньковский Г. И. “ Пороха ”