Большинство пиротехнических смесей состоит из хорошо перемешанных порошков твердых веществ. Один или несколько компонентов являются горючими, другие — окислителями. Горю­чие и окислители могут быть простыми элементами или соедине­ниями. Для достижения экзотермического эффекта реакции теп­лота образования продуктов окисления должна превышать тепло­ту образования начальных компонентов смеси.

В табл. 1.18 представлены теплоты образования ряда наиболее употребительных горючих и окислителей и их обычных продук­тов сгорания.

Чаще всего используются следующие элементарные горючие: алюминий, магний, титан, цирконий, железо, марганец, цинк, никель, вольфрам, сурьма, сера, углерод, фосфор, бор, кремний, селен и теллур. Сера, селен, теллур, бор, кремний и фосфор могут быть использованы как горючее и как окислители и являются един­ственными обычно используемыми элементарными окислителями.

Существует большое количество соединений, используемых в качестве горючих. Наиболее важными являются высокомоле­кулярные полимеры, галловая кислота, пикратьт, углеводороды, углеводы, сульфиды фосфора, мышьяка и сурьмы. В качестве окислителей обычно применяются легко восстанавливаемые окислы и перекиси металлов, нитраты, хлораты, перхлораты и хроматы.

При стехиометрическом соотношении компонентов пиротехни­ческой смеси тепловой эффект реакции на единицу веса равен разности сумм теплот образования продуктов реакции и теплот об­разования начальных компонентов, деленной на полный вес смеси.

В качестве примера рассмотрим химическую реакцию между окисью железа Ре20и алюминием:

КвгОд 2А1 —> А^Од — р 2Ре.

В соответствии с табл. 1.18 молекулярный вес окиси железа равен 159,7, а алюминия 26,97. Теплота образования окиси железа равна 196,5 ккал/молъ, а окиси алюминия 399,09 ккал/моль. Теп­лота образования всех элементов при нормальных условиях принимается равной нулю; поэтому теплота образования железа и алюминия равна нулю. Теоретическая плотность окиси железа равна 5,24 г/см?, а алюминия 2,702 г! смэ.

Три грамм-молекулы исходной смеси составляют 159, 7 г -(- + 2 (26,97 г) г-_- 213,64 г.

Тепловой эффект реакции Ре203-{-2А1 —> А1203-{-2¥е равен

399,09 ккал —196,5 ккал п/0 ,

———— гтп—————— = 0,948 ккал/г.

21з,64 г

Тепловой эффект на единицу объема смеси равен разности суммы теплот образования продуктов реакции и суммы теплот

5 образования начальных компонентов, деленной на полный объем ; начальной смеси. Фактический объем смеси зависит от частных г условий, однако объемное тепловыделение будет максимальным, : если компоненты спрессованы до их теоретической плотности. 1Этот объем можно приближенно вычислить суммированием объемов

Отдельных компонентой при их максимальной (теоретической) плотности. Объемы отдельных компонентов определяются путем деления веса каждого компонента на его теоретическую плот­ность. Объем, занимаемый исходной смесью одного грамм-моля Ре20,ч и двух грамм-молей А1, равен

— 50,44 см2.

5,24 г/с. и3 1 2,702 г/см3 Следовательно, объемное тепловыделение составляет 4,0 ккал/см3.