Будем считать твёрдо установленным фактом существование в нормальных детонационных волнах двух зон электропроводности [9,10]: зоны высокой электропроводности, связанной с химической реакцией, и низкой - в равновесных продуктах детонации. Поскольку зона высокой электропроводности связана с существенно неравновесной областью в детонационной волне, мы остановимся на электропроводности в равновесных продуктах детонации.

Предполагая электронный механизм проводимости для объяснения экспериментальных результатов необходимо рассмотреть природу возникновения электронов, их концентрацию и длину свободного пробега. Иными словами необходимо объяснить величину s в равновесных продуктах детонации порядка 0,1-1 Ом-1см-1 и её экспоненциальный спад в продуктах детонации тротила.

Продукты детонации являются сложным объектом для исследования, поэтому автор отдает себе отчёт, что приводимое ниже рассмотрение носит оценочный характер.

Концентрация электронов в плотных газах обычно находят с помощью изменённой формулы Саха [19,31,37]. Изменение заключается во введении эффективного потенциала ионизации Ieff

. Значительное взаимодействие молекул продуктов детонации облегчает ионизацию, иными словами уменьшает потенциал ионизации.

Оценим концентрацию атомов и молекул в продуктах детонации и характерные размеры. Для оценок будем считать плотность равновесных продуктов детонации в плоскости Чепмена-Жуге равной ρ0

= 2 г/см3. Число атомов в единице объёма будет равно

, (5)

где μ– молекулярный вес молекул исходного взрывчатого вещества, N

0

– число Авогадро, ν

– число атомов в исходной молекуле. Для всех рассмотренных взрывчатых веществ: тротила, октогена, гексогена, тэна - получаем na

= 1,1·1023 см-3. Среднее расстояние между атомами a

= (na

)-1/3 ≈ 2·10-8 см. Размеры атомов, входящих в молекулы взрывчатых веществ (C

,

O

,

N

,

H

) лежат в пределах (1-1,6)·10-8 см. Совпадение межатомных расстояний с характерными размерами атомов свидетельствуют о том, что энергия взаимодействия атома с атомами в молекуле имеет близкую величину, что и энергия взаимодействия атома с атомами соседних молекул. Именно это взаимодействие и облегчает ионизацию.

Если считать молекулы равновесных продуктов детонации 3х атомными, тогда их число в единице объёма будет nm

= na

/3 = 3,4 ·1022 см-3. Среднее межмолекулярное расстояние am

= (n

m

)-1/3 ≈ 3·10-8 см, совпадает с характерными размерами самих молекул.

Уравнение состояния продуктов детонации для оценок возьмём в виде

[38], (6)

где Е

– внутренняя энергия единицы объёма продуктов детонации, P

– давление, γ

– показатель изоэнтропы. По данным [3] при ρ0

= 2 г/см3 давление в плоскости Чепмена-Жуге составляет примерно 300 кбар. Энергия W

, приходящаяся на одну молекулу, будет

, (7)

и при γ= 3 получим W≈ 5 эВ. Поскольку тепловая энергия порядка kT

= 0,3 эВ ( Т

= 3,5 ·105 К ) и кинетическая энергия как целого ρ0

u

2

/2

nm

≈ 0,5 эВ значительно меньше полной энергии молекулы W

следует ожидать, что на близкую величину изменится энергия или потенциал ионизации.

Другая оценка снижения потенциала ионизации [31,37] может быть получена следующим образом. Молекула в условиях плотноупакованных продуктов детонации может считаться ионизованной, если электрон удалился от неё на am

. Тогда снижение потенциала ионизации по абсолютной величине будет равно работе сил электрического поля при переносе электрона от am

на бесконечность. Эта работа будет Δ

I

= e

2

/

am

= 5 эВ. По крайней мере, полученная величина снижения потенциала ионизации свидетельствует о решающей роли плотности продуктов детонации во влиянии на ионизацию, а, следовательно, и на концентрацию электронов (металлизация). Учёт диэлектрической постоянной εпорядка двойки уменьшает Δ

I

.

Для оценок концентрации электронов будем считать Δ

I

= 5 эВ.

Потенциал ионизации свободных молекул, из которых состоят продукты детонации, I

= (12-15) эВ. Эффективный потенциал ионизации будет Ieff