Mineral que explota al enfriarse

Mientras jugaba juegos antiguos, me encontré con un amigo que conocía tanto de la serie SciFi como de los juegos , el misil Merculite . Mientras pensaba en lo que podría ser en realidad Merculite (y lo relacionaba con un mineral del planeta Mercurio en mi cabeza), tuve una idea básica para una historia corta sobre un carguero que transportaba un mineral que no es peligroso mientras está caliente (pero aún así no lo es). líquido), pero se vuelven peligrosamente explosivos si su temperatura cae por debajo de cierto punto.

Es posible que esto no funcione en absoluto y no necesariamente requiere ciencia dura, pero me preguntaba si hay algún componente o mineral conocido que muestre tal comportamiento.

Mi química básica de la escuela y la universidad me dice que es contrario a la intuición, ya que cualquier reacción exotérmica que comience una vez que la temperatura desciende por debajo de cierto punto calentaría la masa nuevamente, pero tal vez hay algunas cosas químicas o físicas extrañas que pueden permitir esto, me gusta

  1. Realmente simplemente explota una vez que la temperatura baja demasiado o
  2. solo es estable por encima de cierta temperatura y, por lo tanto, se separa en dos o más componentes que forman un líquido explosivo que explota una vez que alcanza una masa crítica o
  3. No tengo la mínima idea.

¿Hay sustancias extrañas con atributos similares o similares? ¿Son estas sustancias posibles con nuestra comprensión actual de la física y la química o necesitaría usar un mineral pseudocientífico?

ACTUALIZAR ¡Guau! Estoy realmente impresionado y agradecido. Dame algo de tiempo para elegir la respuesta. No estoy seguro de si debo elegir la que más me gusta, pero eso va un poco en una dirección diferente a mi pregunta original, o elegir la que responde a mi pregunta original. mejor.

Medio en serio: una botella de refresco dejada en el congelador.
@BrianMcCutchon como en la respuesta publicada hace 2 horas, ¿con imagen?
@JDługosz Sí, lo publiqué antes de ver esa respuesta.
El hielo... en cualquier espacio cerrado ejercerá presión a medida que se solidifica.
Ciertamente, podrías agitar a mano de manera creíble un mineral que explota si se enfría demasiado rápido . Mi mamá hizo esto con un plato de vidrio en el que había hecho un bizcocho, por lo que contenía agua hirviendo (en la gelatina). Lo metió en el frigorífico para que se asentara rápidamente; más tarde sonó una banda fuerte y el estante del frigorífico estaba lleno de cristales rotos y gelatina que no se había fijado del todo. (¡Que ella no nos dejaba comer!)
¡Al menos podrías rockear con la banda ruidosa!
Otra cosa a considerar es que tal vez calentarlo normalmente lo hace explotar, pero calentarlo de alguna manera especial (en un ambiente sin oxígeno, como madera -> carbón, o lentamente) por encima de un umbral lo hace inerte. Luego, puede usar técnicas normales de almacenamiento en caliente para mantener todo por encima de cierta temperatura, pero si se desliza por debajo, explotaría en los mismos escenarios. (Nota: no tengo ni idea de si hay algo así, pero parece, intuitivamente, más posible que algo que explota cuando se enfría)
Intente rociar dióxido de carbono sobre magnesio en llamas.
La buena dinamita vieja se comporta de manera similar. Es muy estable y relativamente seguro de manipular mientras esté tibio, pero se vuelve inestable cuando está bajo cero. Sin embargo, no sé la química involucrada.
También medio serio: vidrio
Solía ​​trabajar con los metalúrgicos e ingenieros de servicio al cliente en un productor de acero, a quienes les gustaba contar la historia de un cliente que pensó que sería una buena idea (por razones que solo el cliente conoce) enfriar una barra de acero estirada en frío. abajo con hielo seco. Pusieron la barra en una caja llena de hielo seco el viernes por la noche cuando se fueron el fin de semana, y el lunes entraron y encontraron la caja y la barra destruidas. Entonces si se puede hacer...

Respuestas (18)

Usa las formas alotrópicas de Iron

El hierro tiene una amplia variedad de alótropos. Dos interesantes son la austenita , con átomos alineados en las caras cúbicas centradas (FCC) y hexaferrum , donde los átomos se alinean en forma hexagonal compacta (HCP). Aquí está el gráfico de fase para el hierro:ingrese la descripción de la imagen aquí

Tanto la austenita como el hexaferrum son más densos que la ferrita a la que pasarán de fase a temperaturas más bajas. Por lo tanto, a medida que el material se enfría (a presión constante) y se produce el cambio de fase, el material se expandirá (como lo hace el agua cuando se congela). En el caso de hexaferrum, esta transición ocurrirá rápidamente.

Una propiedad interesante adicional de estos alótropos es que tienen diferente solubilidad para varios materiales. La austentita puede disolver mucho más carbono que la ferrita, por lo que se utiliza para fabricar aceros inoxidables o con alto contenido de carbono en los que se desea que otro material se disuelva en una solución de hierro.

La última pieza del rompecabezas es que el hexaferrum no es muy conocido. Requiere una presión de ~10 GPa para mantener. Una propiedad interesante es que es martensítico, lo que le otorga excelentes propiedades magnéticas.

Bien, aquí hay una idea tecnológica que he estado guardando durante un tiempo; Voy a compartirlo solo contigo. ¿Qué pasaría si quisiera un material que pudiera servir como el "núcleo" de un generador de fusión que tuviera las siguientes propiedades:

  • Actúa como un escudo de neutrones.
  • No se somete fácilmente a la fusión nuclear.
  • Se puede comprimir magnéticamente
  • El hidrógeno se disuelve fácilmente en él.

Lo que acabo de describir es hexaferrum. Podrías (quizás usando un poco de pseudociencia) usarlo como un 'núcleo' de una reacción de fusión, con el combustible de hidrógeno disuelto en el núcleo de hexaferrum. El núcleo protege el exterior de la mayor parte de la radiación y la compresión de los poderosos campos magnéticos mantiene el núcleo a una presión lo suficientemente alta como para que se produzca la fusión y se mantenga sólido.

Tu nave tiene un núcleo de hexaferrum que se está enfriando y está a punto de explotar.

Fusión se detuvo o se detuvo en el núcleo, debido a sabotaje, accidente o parada de rutina. Sin embargo, el hexaferrum se está enfriando demasiado rápido. Cuando el núcleo de hexaferrum alcance la temperatura crítica, aumentará repentinamente su volumen en un 20%, lo que hará que se rompa y escupa todos los elementos irradiados que contiene. Además, todo el hidrógeno disuelto en él saldrá de la solución, lo que podría destruir la nave.

El material que sale de la solución sería suficiente para causar la explosión. Creo que es por eso que la cerveza y los refrescos explotan tan violentamente: el hielo no retiene el CO2.
La austenita es FCC, la ferrita es BCC. Esto no es realmente relevante, pero dado que específicamente incluyeste diagramas y texto hablando de esto... Bueno, en realidad la ferrita siendo BCC es relevante, pero el error está cuando se habla de austenita al principio.

Agua ingrese la descripción de la imagen aquí

bien, cerveza. Cerveza aguada.

Una explosión ocurre cuando la materia cambia para ocupar más volumen. Estamos acostumbrados a las explosiones en las que un sólido o líquido se transforma repentinamente en gas, que ocupa mucho más volumen.

Cuando el agua se congela, la forma sólida ocupa más volumen que el líquido. Si está confinado en un espacio que no puede deformarse, el hielo en expansión puede explotar el contenedor. El hielo en expansión puede romper la piedra.

Nadie va a hacer granadas con agua helada. Pero esto podría funcionar en tu historia. Un camión cisterna de agua espacial es muy plausible. ¿Qué sucede si el control ambiental falla y comienza a congelarse?

Me imagino el carguero roto en una bola de hielo como estas cervezas, rastros de vapor sublimado que se desvían hacia el espacio.

Gran descubrimiento, pero ¿por qué querrían transportar agua en forma fluida? El hielo sólido es mucho más fácil de manejar y requiere menos energía, control ambiental, todo realmente.
Yo combinaría esto con otra cosa, transportar algo peligroso almacenado en agua o que use agua y si se congela provoque una explosión.
Tenga en cuenta que algo suspendido en el agua no se aplastaría cuando el hielo se expandiera. Pero podría terminar en un ligero vacío, lo que podría causar un problema en sí mismo.
@MadPhysicist: OK, morderé. ¿Por qué algo suspendido en el agua no se aplastaría cuando el hielo se expandiera?
Esto me pasó con una botella de refresco. La botella estalló como un torpedo, abrió la puerta del frigorífico y procedió a repartir su contenido por toda la cocina. Ahora solo necesitas una razón para transportar botellas de refresco en una nave espacial.
El agua líquida @dot_Sp0T es más densa, por lo que puede transportar más en la misma área de almacenamiento que el hielo. Si la tripulación debe tener acceso a la bahía de carga, entonces debe mantenerse a temperatura ambiente de todos modos, para que el hielo se derrita. Irradiar calor en el espacio es más problemático que generar más.
@Baldrickk al hielo no le importa si está en el vacío. Ciertamente, la tripulación necesita acceso a un poco de agua, pero si se trata de un transporte acuático, definitivamente no toda :)
@ dot_Sp0T asumiendo transferencias de planeta a planeta, querrá protección contra los efectos del reingreso. En el espacio, probablemente quieras protegerlo del viento solar; solo tienes que mirar los cometas para ver cómo pueden impactar en el hielo.
@ruakh. Imagina cualquier forma con un agujero en el medio. Si escalas todo, el agujero también se hace más grande.
Por supuesto, el agua se transporta de manera óptima en forma deshidratada.
Coloque el contenedor de carga de agua junto a un poco de sodio metálico.
@MadPhysicist: Pero cuando el agua se expande durante la congelación, no "aumenta la escala" geométricamente.
Para una explosión de estado sólido más peligrosa, elija un compuesto alienígena que aumente exponencialmente en masa cuando se convierte en estado sólido. Sería extremadamente útil en la construcción y extremadamente peligroso si fallaran los procedimientos de almacenamiento.
@Zibbobz. El aumento de masa suena como algo muy poco físico, a menos que, por supuesto, esté absorbiendo energía a la tasa de conversión o m = e / c ^ 2. Eso provocaría una situación mucho más violenta que el mero aumento de masa.
@MadPhysicist Lo siento, me expresé mal. Me refería a un aumento de volumen, no de masa.
@Zibbobz. ¿Cómo se volvería sólido entonces?
No, lo hiciste bien la primera vez. eso es agua
Ahora estoy pensando en hacer de este un transportador de cerveza, ya que poner no solo a la tripulación en riesgo de morir, sino también poner toneladas de cerveza en riesgo de perderse en el espacio para siempre agrega mucha más tensión a la historia.
Recuerda: el espacio no es frío; la única forma en que algo en el espacio se enfriaría peligrosamente es mediante los sistemas de enfriamiento, que de alguna manera funcionan en exceso, y los sistemas de calefacción también fallan al mismo tiempo
Yo no llamaría a eso una explosión, ya que no hay liberación de energía.
@RonJohn ciertamente hay una liberación de energía, la liberación de la tensión a granel de la mezcla helada de agua congelada. Es bastante violento, mira esto (¿de dónde más podría haber venido la energía?)
@LLlAMnYP ¿De dónde más podría haber venido la energía? La ruptura de enlaces entre los cristales de hierro. Si no me crees, prueba el mismo experimento usando una botella hecha de cualquiera de los polímeros hechos para el trabajo de laboratorio criogénico.
@ron pero formar enlaces reduce la energía. Romperlos consumirá parte de la energía de la explosión.
Creo que la cerveza es violenta no por la congelación del agua (aunque eso sí rompe el vaso) sino por la evolución del gas CO2 disuelto.
Sería genial si encontraras una imagen que estés legalmente autorizado a usar, atribuyéndola apropiadamente.
@LLlAMnYP entonces, ¿qué hace que explote la bomba de hielo de hierro fundido , mientras que la misma cantidad de agua en un recipiente de plástico de tamaño similar no explota?
@ron cuando el agua se congela, no tiene suficiente espacio para que las moléculas de agua se asienten a la distancia óptima entre sí, por lo que los enlaces que se forman entre ellas no reducen la energía tanto como podrían. Cuando se rompe el recipiente de hierro fundido, la energía restante de la unión de las moléculas de agua se libera repentinamente.
@ron también Si no me cree, intente el mismo experimento usando una botella hecha de cualquiera de los polímeros hechos para el trabajo de laboratorio criogénico , es solo una cuestión de qué es más y menos comprimible. Si vierte unas gotas de nitrógeno líquido en un recipiente de plástico, también explotará perfectamente.

Explosivos polimórficos .

Los materiales con exactamente la misma composición química pueden existir en varias fases , alótropos o formas polimórficas que solo se diferencian por su estructura cristalina.

Un ejemplo bien conocido es el diamante y el grafito: Imagen de Rob Lavinsky, Wikicommons, licencia CC-SA 3.0

El diamante es una de las sustancias más duras, muy transparente, semiconductor y buen conductor del calor.
El grafito en contraste es suave, negro y completamente opaco. Ambos son esencialmente de carbono.

Este polimorfismo también existe en los explosivos . Es bien sabido que el TNT tiene dos polimorfos: una variante estable amarilla y una variante naranja ortorrómbica, la variante naranja cambia a amarillo si se calienta. El documento cuenta otras sustancias, el bromuro de picrilo tiene, por ejemplo, cinco polimorfos conocidos. También se sabe que algunos polimorfos incluso están desapareciendo y apareciendo: Turanose una vez fue líquido a temperatura ambiente, la forma actual es sólida. La paroxetina es una sustancia que provocó un litigio de patente porque apareció una nueva forma no patentada (hemihidrato) y, lo que fue aún más molesto para la empresa, los cristales de semillas forzaron la forma patentada (anhidrato) a la forma no patentada.

Si bien no conozco un ejemplo, es posible que calentar una sustancia provoque una reacción, la reacción crea una nueva sustancia que en esta fase es inofensiva pero cambiará a una fase altamente explosiva si se enfría.

Si bien no es un explosivo, el fósforo es un buen ejemplo. La variante blanca es altamente tóxica y extremadamente inflamable y autoinflamable, calentándola (!) la transforma en la forma roja mucho más estable y no tóxica.

Parece que esto es suficiente para hacer un wavium manual totalmente plausible que hace exactamente lo que OP quiere :)
Tenga en cuenta el uso de tratamiento criogénico de cuchillos de acero. ¡Varias aleaciones de acero son uno de esos materiales! Sufre un cambio de fase cuando se enfría hasta un punto específico.
El fósforo es una cosa desagradable y desagradable. La mayoría de los explosivos, como la pólvora, son bastante estables hasta que se agrega fósforo. Malas, malas noticias.
¿Podrías atribuir esa imagen?
@Tim Listo, no pude encontrar la atribución adecuada para la imagen original, incluso después de la Búsqueda de Google.
"Turanose fue una vez líquido a temperatura ambiente, la forma actual es sólida". Seguramente no estarás diciendo que las propiedades de esta sustancia química han cambiado a lo largo de la historia. Eso suena bastante imposible.
@TannerSwett Estoy diciendo exactamente eso. Lea el enlace sobre la desaparición de polimorfos, de hecho, es un fenómeno sin resolver, pero verificado en la física del estado sólido, que las fases pueden desaparecer y aparecer en el tiempo. Se desconoce el motivo.
Ahora lo entiendo. No es que las propiedades físicas fundamentales de la turanosa hayan cambiado de alguna manera; es que, debido a los cambios ambientales, los intentos recientes de obtener turanosa siempre han producido una forma sólida, mientras que en el pasado producían una forma líquida. ¿Está bien?
@TannerSwett Sospecho que no. Turanose fue líquido hasta la década de 1920, cuando se produjo la primera cristalización y después de eso, la forma líquida dejó de existir . El documento describe también que una vez que se produce la cristalización, incluso los laboratorios separados físicamente a grandes distancias pueden reproducirla repentinamente . Y no es el único componente químico con polimorfos que aparecen/desaparecen. Entonces, no, no es una contaminación química a la que pueda culpar, la turanosa ha cambiado fundamentalmente su forma física preferida .

Podría aprovechar algunas propiedades macroscópicas, como las tensiones que se forman cuando un objeto se enfría. Prince Rupert's Drops es un ejemplo fascinante. Durante el enfriamiento, forman una cabeza que es prácticamente indestructible y una cola que, si se golpea ligeramente, hace que toda la gota explote al liberar las fuerzas mecánicas acumuladas en su interior.

Una gota de Prince Rupert suspendida en un vial de nitroglicerina podría ser un excelente análogo de la vida real para el mineral ficticio que desea. Si se golpea la cola, toda la gota explota con gran fuerza, y eso probablemente proporcionaría suficiente energía para activar la nitroglicerina. Obviamente, no querría exactamente esa estructura, pero podría construir algo que se fractura a medida que se enfría incrustado en una matriz que, cuando se inicia por la fractura, sufre una verdadera explosión. Algo que involucre una proteína sensible a la temperatura podría funcionar, si la biología es un juego justo para su explosivo.

Pasé horas en YouTube debido a su respuesta, muchas gracias por llamar mi atención sobre estas gotas.
"y una cola que, si se golpea ligeramente , hace que toda la gota explote al liberar las fuerzas mecánicas reprimidas en su interior". Según algunos videos de YouTube, se necesita un poco de fuerza para romper la cola.

Esto suena un poco a la metilcelulosa , una sustancia que se puede usar para crear un gel con una propiedad inusual: se solidifica cuando se calienta y se derrite cuando se enfría. Se puede usar para hacer malvaviscos que permanecen sólidos cuando están calientes, pero se derriten cuando se enfrían. Algo así como lo contrario de cómo funcionan los malvaviscos normales.

recién horneado empezando a derretirse (fuente)

Un gel de metilcelulosa no explotará por sí solo, pero podría ser parte de un mecanismo de activación de un dispositivo explosivo más grande. Tal vez haya algún explosivo alto disuelto en el gel que podría detonarse cuando el gel se derrita. O tal vez el gel sea el explosivo: está suspendido en una caja hecha de un metal alcalino , como el cesio . Cuando el gel se derrite, puede entrar en contacto con el cesio, que luego reacciona exotérmicamente con el agua en el gel que ya no se produce, produciendo grandes cantidades de calor y gas hidrógeno en el proceso. Auge.

Probablemente también desee tener algunos explosivos más convencionales allí (como TNT), ya que la reacción agua-cesio está limitada por la rapidez con la que se pueden mezclar los dos materiales. Y si está buscando un material que sea inherentemente explosivo cuando se enfría, algunas de las otras respuestas aquí están más cerca de eso. Pero la metilcelulosa ciertamente podría usarse para activar algún tipo de mecanismo automático de autodestrucción: cuando se corta la energía, el calentador integrado en el mecanismo deja de funcionar y el bloque de metilcelulosa se enfría y se derrite, goteando sobre una pieza de cesio y disparando una pila de TNT.

No mencionaste que es el ingrediente principal de KY Jelly. Me pregunto qué tipo de barco era ese...

Perclorato de hidracina mezclado con hidracina

Hay varios productos químicos del mundo real que explotan cuando se enfrían lo suficiente. Por ejemplo, el fluoruro de triazadienilo explota tan pronto como alcanza los -196 C. (1) Sin embargo, también explota cuando se calienta, cuando se golpea o cuando se mira de forma divertida.

Creo que el ejemplo más plausible de que lleve su cohete es el perclorato de hidracina mezclado con hidracina. Esta solución se investigó una vez como combustible para cohetes de alto rendimiento, por lo que se adapta a su entorno. A medida que la hidracina se congela, la concentración de perclorato de hidracina en la parte líquida debería aumentar y, si aumenta demasiado, todo explotará. (2)

  1. http://blogs.sciencemag.org/pipeline/archives/2008/10/21/things_i_wont_work_with_triazadienyl_fluoride

  2. ¡Ignición!: Una historia informal de los propulsores líquidos para cohetes. Página 78

Sobre la oración que sigue a tu (1), creo que también explota cuando no se mira durante un período de tiempo suficientemente largo. ¿Alguna vez trató de calentar leche en la estufa, donde la leche tiende a calentarse apenas sin importar cuánto tiempo la caliente, pero se desbordará en el momento en que se dé la vuelta o de otra manera dirigirá su atención a otra parte? Mismo principio básico. (Dicho con la voz de Willy Wonka .)
El libro ¡Encendido! Una historia informal de. Liquid Rocket Propellants es una excelente lectura que recomiendo encarecidamente. La totalidad está disponible en línea.
@IwillnotexistIdonotexist Asegúrate de leer el prólogo. Ahora está claro que cualquiera que trabaje con combustibles para cohetes está tremendamente loco. No me refiero a un loco cualquiera o simplemente a un lunático delirante. Me refiero a un exponente de locura extrema que rompe récords. Hay, después de todo, algunos productos químicos que explotan estrepitosamente, algunos que arden vorazmente, algunos que corroen infernalmente, algunos que envenenan furtivamente y algunos que apestan. Sin embargo, que yo sepa, solo los combustibles líquidos para cohetes tienen todas estas deliciosas propiedades combinadas en un todo delicioso. space.stackexchange.com/q/3805/415
@MichaelKjörling Oh, he leído el libro de cabo a rabo; Hay otras citas sorprendentes en él, como "[ClF3] es, por supuesto, extremadamente tóxico, pero ese es el menor de los problemas. Es hipergólico con todos los combustibles conocidos, y tan rápidamente hipergólico que nunca se ha medido un retraso en la ignición". También es hipergólico con cosas como la tela, la madera y los ingenieros de prueba, sin mencionar el asbesto, la arena y el agua, con los que reacciona de forma explosiva".
La hidracina (aunque no en la combinación mencionada) se usa mucho en los cohetes de producción del mundo real; también es un veneno desagradable, a juzgar por las advertencias que se han dado a las personas para que se mantengan alejadas de los escombros de accidentes de cohetes debido a la toxicidad de incluso el trazas que podrían quedar en los escombros.
@rackandboneman Los combustibles líquidos para cohetes son desagradables, punto. ¡ Vea la cita del prólogo de Ignition! arriba.
Me gustaría en tercer lugar la recomendación de leer "¡Encendido!" Si tienes que elegir entre comer, dormir, iniciar una relación significativa o leer "¡Ignición!", lee "¡Ignición!".

Hay una opción que me viene a la mente que podría interesarle: soluciones altamente saturadas.

¿Alguna vez has visto un paquete de calor de acetato de sodio? Se venden en varias tiendas de actividades al aire libre y se ven como un pequeño paquete de plástico lleno de líquido, con un pequeño disco adentro. Cuando activas el disco, ves esto:

Activación de cristal de paquete de calor de sodio

Esta sorprendente acción se debe a un fenómeno natural llamado sobresaturación . La sobresaturación es un término que se usa para describir una solución que tiene más soluto disuelto de lo que debería ser posible. Una forma de lograr esto es calentar y enfriar, porque los solventes tienden a disolver más soluto a temperaturas más altas, debido a alguna peculiaridad de la química que actualmente no entiendo. Una solución sobresaturada está en un estado inestable; ciertos impulsos lo sacarán de su cuidadoso equilibrio y lo devolverán a un estado más habitual. El pequeño disco del paquete contiene uno de esos impulsos; un pequeño cristal de acetato de sodio que puede iniciar una cascada de cristalización.

Esos paquetes de calor funcionan porque contienen más acetato de sodio del que puede disolver el agua circundante. Para prepararlos, los calienta, lo que permite que el agua absorba todo el acetato de sodio, y luego, cuando enfría el paquete, el agua y el sodio forman una solución sobresaturada. Cuando se desencadena el proceso de cristalización (por el pequeño disco o simplemente por un golpe fuerte), el acetato de sodio se cristaliza fuera del agua, lo que libera suficiente energía para calentar cómodamente las manos durante la próxima media hora.

Creo que esto podría aplicarse bastante bien a tu idea particular. Un barco con una bodega llena de algún tipo de solución concentrada podría ser bastante seguro siempre que la solución se mantenga caliente (quizás originalmente se produjo en un planeta volcánico), pero si su temperatura descendiera, la solución ahora supersaturada podría plantear un gran problema una vez que se libera su energía.

Hay un costo de nucleación que impide que el soluto cristalice. El soluto necesita formar cristales semilla antes de que pueda precipitar, es decir, un número mínimo de átomos/moléculas de soluto deben agruparse en un cristal lo suficientemente grande. Básicamente, el número de partículas que se juntan debe exceder el número que se vuelve a disolver. Por debajo de un cierto tamaño de semilla gana la disolución, por encima de ese tamaño gana la precipitación. Uno puede cambiar el equilibrio perturbando la solución, por ejemplo, doblar el metal en el paquete proporciona una superficie para la precipitación, agregando cristales de semilla a la solución, incluso un buen golpe.
Oh eso tiene sentido. Genial, ahora puedo explicar esto correctamente la próxima vez.
¿Podrían los efectos ser más dramáticos con gases disueltos? Creo que podría ser posible enfriar una solución saturada de CO2 en agua por debajo de 0C si no hay sitios de nucleación para burbujas de CO2 o cristales de hielo, pero el CO2 comienza a burbujear o cristales de hielo, no pasaría mucho tiempo antes de que todo el El CO2 fue expulsado de la solución.
La respuesta de @supercat Will muestra lo que sucede. El CO2 es en gran medida un gas a las mismas temperaturas y presiones que el agua es un líquido y el mecanismo que rige es su disolución como "un gas en un líquido", es decir, la ley de Henry. Para que explote realmente se requiere una especie de transición rápida de un estado a otro. Ahora puede alejar muchos sistemas de su estado de equilibrio para que regresen rápidamente a él. Pero rápido es un término relativo. Puede que no sea lo suficientemente rápido como para provocar una explosión. Las botellas de Will probablemente se rompieron rápidamente, pero el agua se escurrió lentamente (su refrigerador/pueblo aún está intacto)
@Carel: Si la mezcla de agua y CO2 está en un recipiente que no permite que se expanda, entonces podría explotar en el mismo sentido que lo hace una bomba de hielo seco. Cuando el contenedor falla, la presión en las inmediaciones aumentará muy rápidamente.

Principalmente por morbo de la curiosidad mencionaré uno de mis favoritos. Las bolas de acero que se utilizan en los molinos (molinos SAG) aparentemente se calientan y sus superficies se endurecen durante la molienda, y se inducen tensiones en la propia bola de acero. Cuando se sacan del molino y se dejan enfriar, a veces explotan (y me imagino que una bola de acero grande y explosiva sería un poco peligrosa). Tales explosiones pueden incluso haber matado a personas. Aquí hay una discusión sobre la explosión de bolas de acero de molino SAG... (NOTA: El beneficio adicional es que puede mantener la cara seria mientras habla sobre bolas explosivas).

ruble3 (Minería)30 Mar 05 08:23 ¡Me alegro de estar aquí! Ese incidente en particular ocurrió a principios de los noventa. No había trabajado antes en plantas de proceso y estaba escéptico hasta que lo escuché de boca de caballo. Todavía no estoy seguro de por qué sucede. La única referencia que pude encontrar fue un caso en un sitio web legal donde una familia demandó a la planta después de que una bola explosiva matara a un trabajador - ¿culparon a un 'defecto de fabricación'? -sigue buscando

tomrivet (Químico) 1 Jun 05 00:59 Tenemos bastantes bolas explosivas. Los pensamientos actuales son que el exterior de la pelota se endurece a alta temperatura (digamos 40C). Luego, la bola se encoge a medida que se enfría...

arunmrao (Materiales)1 05 de junio 13:01 Las bolas explotan debido a las tensiones internas acumuladas. Hay una expansión volumétrica ya que parte de la austenita no se ha transformado completamente en martensita durante el tratamiento térmico. Es esta austenita residual la que provoca la explosión de las bolas. He visto pasar cosas locas, ¡imagínense en una noche oscura!

TurinShroud (Minería)1 Jun 05 16:59 Trabajo en una mina de cobre que tiene un molino SAG con bolas de 5". Cuando vamos al molino a inspeccionar el revestimiento, puede sentir las bolas explotando debajo de sus pies. El año pasado mi jefe cortado en la oreja por uno.

Siempre pensé que las bolas explotaban debido a la tensión interna generada por el enfriamiento exterior (y el encogimiento) más rápido que el interior. Si esperamos lo suficiente antes de entrar al molino SAG, las bolas ya no se enfrían y dejan de explotar.

Justo ayer, uno de los operadores dijo que las bolas pueden explotar incluso después de mucho tiempo. Nunca había oído que las bolas explotaran después de enfriarse. ¿Alguien más ha oído hablar de las bolas que explotan después de mucho tiempo?

Si la explosión se debe al enfriamiento diferencial, simplemente no veo cómo podrían explotar después de haber estado fuera del molino SAG durante más de unas pocas horas.

De acuerdo con la termodinámica, los estados más ordenados se ven favorecidos a temperaturas más bajas, por lo que esencialmente lo que está buscando es un sistema que aumente de volumen a medida que se vuelve más ordenado, lo cual es inusual. Como se mencionó en otra respuesta, esto sucede cuando la cerveza se convierte en hielo, pero el cambio de volumen es bastante pequeño. Otro proceso es el siguiente:

El sulfuro de hidrógeno generado en los procesos de desulfuración de las refinerías de petróleo se convierte en azufre mediante el proceso Claus:

H2S + 1.5O2 (air) -> SO2 + H2O
2H2S + SO2 -> 3S2 + 2H2O

El azufre hecho de esta manera contiene moléculas de cadena corta de la forma H-S-..-S-H. S8A medida que se enfría, estos se descomponen para formar anillos estables ordenados con la liberación de H2Sgas. Los recipientes que contienen azufre fundido fabricados mediante este proceso deben ventilarse adecuadamente para garantizar que no se sobrepresionen y exploten a medida que se enfría el azufre. Ihe H2S(sulfuro de hidrógeno, gas de huevo podrido) presenta peligros adicionales ya que es maloliente y altamente tóxico.

Una búsqueda rápida en Google encontró este documento que analiza el manejo de este tipo de azufre, consulte las páginas 4-5. http://www.trimeric.com/assets/15v07-mcintush-molten-sulfur-storage-tank-loading-and-vapor-ejection-systems-review.pdf

EDITAR: una mejor referencia http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ie50477a047?journalCode=iechad

La otra fuente de azufre en la Tierra es la minería, incluidos los depósitos superficiales en los cráteres de los volcanes semiactivos. Creo que es bastante plausible que el azufre extraído en un planeta con una alta presión atmosférica como Venus contenga estas H2Sxmoléculas. Aparte, tenga en cuenta que el mejor lugar en el sistema solar para extraer azufre probablemente sea https://en.wikipedia.org/wiki/Io_(moon) , aunque solo tiene una atmósfera mínima, por lo que esperaría que el azufre allí estar totalmente desgasificado.

Como lo indica la respuesta de Thorsten S., hay sólidos que tienen diferentes fases.

Me gustaría agregar ejemplos en los que se puede inducir un cambio de fase mediante enfriamiento.

Algunos tipos de acero se someten a tratamientos de endurecimiento criogénico . Aproximadamente a -185 °C, más austenita se transforma en martensita y el cambio de fase se propaga a la velocidad del sonido una vez que comienza en algún lugar del metal.

Ahora, las aleaciones diseñadas para hacer uso de esto no cambiarán de tamaño significativamente, deformándose y explotando. Pero otros aceros podrían tener ese problema.

Luego está el notable metal nitinol . Sufre cambios profundos , y puede tener dos formas “memorizadas”, una para caliente y otra para frío. Esto funciona cia el mismo tipo de cambio de cristalización, provocado por la temperatura y la presión que inducen transformaciones de austenita a martensita y de martensita a austenita.

Un mecanismo totalmente diferente podría ser causado por la separación de una mezcla. Los átomos de tipo 1 podrían deslizarse dentro de la red cristalina de 2, haciendo que no ocupen espacio. Pero encoge un poco la red a medida que se enfría, y el átomo 1 es forzado a salir. Estos pueden trabajar juntos, con diferentes fases cristalinas que permiten que otros átomos se muevan o no, como ocurre con el carbono y el hierro.

Esta respuesta está un poco fuera de tema, ya que no se trata de un cristal u otra sustancia química que explota cuando se deja enfriar demasiado. Sin embargo, esta respuesta se trata de un objeto que explota con mucha violencia si se le permite irradiar demasiada energía. Y es algo realmente útil para un escenario de ciencia ficción: un agujero negro en miniatura.

Si tienes un agujero negro en miniatura de unas 600 000 toneladas de masa, explotará en 3,5 años. Debe alimentar constantemente un agujero negro de este tipo para mantener su producción de energía en niveles manejables. Si no lo haces, te volará en pedazos: si mis cálculos son correctos, evaporará una energía equivalente a 233 toneladas de masa en su último segundo de vida. Tengo mis dudas de que nuestro planeta sobreviva a una explosión tan grande, está mucho más allá de lo que pueden hacer las armas nucleares más grandes.

¿Por qué un transportador espacial usaría un agujero negro? Bueno, para la propulsión! (Consulte el artículo de wikipedia sobre la nave estelar del agujero negro como referencia). Resulta que los pequeños agujeros negros son reactores de alta potencia bastante eficientes que pueden alimentarse con cualquier combustible.

El problema es que cuanto más pequeño es el agujero "negro", más brillante se vuelve. Ahora, el artículo de wikipedia sobre la nave estelar de agujero negro pone el tamaño de un agujero negro útil alrededor de 606000 toneladas que se evaporarían en 3,5 años. Tal agujero negro necesitaría alimentación regular para mantenerlo en niveles de potencia manejables. Si no lo alimentas lo suficientemente rápido, explotará y destruirá todo lo que esté cerca. Especialmente el transportador que usó el agujero negro para la propulsión no sobrevivirá a esto.

Como dije, esta respuesta dobla ligeramente las reglas de la pregunta: mientras que el agujero negro pierde energía, no se enfría. Al contrario, hace más calor. Sin embargo, encaja perfectamente con la idea de tener un transportador espacial que simplemente explota cuando está desatendido por mucho tiempo. Especialmente al proporcionar una muy buena razón para que el objeto peligroso esté dentro del transportador.

Un mineral de dos o tres partes podría hacerlo

En la vida real, tal mineral en la Tierra no duraría mucho porque hay muchos cambios regulares de temperatura. Además, los elementos altamente reactivos tienden a haber reaccionado hace mucho tiempo (por ejemplo, el flúor siempre se encuentra unido a algún otro elemento).

Los cambios de temperatura me hicieron pensar en los cambios de fase.

  • Plasma a gas: No.
  • Gas a líquido: probablemente no.
  • Líquido a Sólido: Muy posiblemente.

Todas estas transiciones son endotérmicas. La mayoría de las fuentes de ignición de explosivos son exotérmicas; corriente eléctrica, fuego, explosiones de baja velocidad (y el choque resultante). El fuego como iniciador no funcionará ya que también es una reacción exotérmica que podría empujar la temperatura del mineral por encima de la temperatura de peligro. Veamos si podemos encontrar una fuente de ignición que aún pueda funcionar a temperaturas más bajas pero que también produzca un buen boom.

Piezoeléctrico

Los materiales piezoeléctricos generan una pequeña carga cuando se deforman físicamente. Esta propiedad podría aprovecharse para generar una corriente de encendido.

Matriz Mineral

Cristales piezoeléctricos + explosivo + material de compresión = ¡Boom!

Proceso general:

  1. Por encima de la temperatura crítica, el material de compresión no aprieta los cristales piezoeléctricos lo suficiente como para que desarrollen una carga.

  2. A la temperatura crítica, el material de compresión comienza a condensarse de un líquido o gel a un cristal. Estos cristales ejercen presión sobre los cristales piezoeléctricos incrustados en el explosivo.

  3. A medida que continúa la congelación, los piezoeléctricos se rompen en pedazos más pequeños o vuelven a su forma original, liberando así su carga en la matriz circundante. Si suficientes de estos piezoeléctricos se activan al mismo tiempo, podrían generar suficiente corriente para detonar el explosivo.

El material de compresión en realidad hace que este mineral sea más peligroso ya que los explosivos en espacios confinados tienden a reaccionar con más fuerza que si se detonan al aire libre.

Conclusión

A pesar de una explicación semi plausible anterior, es poco probable que exista esta matriz de materiales altamente afortunada. Posiblemente podría ser diseñado por humanos, pero es muy poco probable que Ma Nature sacuda su equipo de química y haga que explote de esta manera.

También podría considerar algo como un blaster (si esa es la traducción correcta de "Bolzensprenger"). La contracción de la longitud habitual de un componente debido al enfriamiento crea enormes fuerzas en la estructura general hasta que falla en un evento similar a una explosión .

Aparentemente esto es un "Bar Breaker" en inglés.

Otros han aludido a esto, pero el agua puede "explotar" si se enfría demasiado rápido. Es una de las pocas moléculas conocidas que se expande a medida que pasa de líquido a sólido. Si se congela lo suficientemente rápido, primero formará una capa exterior de hielo, que finalmente estallará, a veces violentamente, a medida que aumenta la presión del congelamiento central.

Si bien esto probablemente no proporcione suficiente producción de energía para el tipo de explosión que está imaginando, ¿quién puede decir que no hay algún otro compuesto que muestre un comportamiento similar en una escala mayor? Jugar en el reino de los viajes espaciales da suficiente espacio para que se hayan descubierto una gran cantidad de materiales exóticos.

Criticidad nuclear

Puede tener una pila (literalmente) de material fisible, con espacio entre el material destinado a un moderador , que no tendrá masa crítica sin la presencia de ese moderador. Esto incluso puede ocurrir de forma natural .

Se considera un diseño de reactor excelente utilizar un moderador que no funcione a menos que sea razonablemente frío. Así es como se gobiernan la mayoría de los reactores no canadienses que no son rusos. Si la potencia del núcleo supera la demanda, el agua de refrigeración hervirá más, lo que aumentará los vacíos de vapor (burbujas), que son un moderador deficiente en comparación con el agua líquida para la que está diseñado el reactor. El poder se reduce pasivamente.

Apenas hemos arañado la superficie de posibles diseños de reactores. Hemos jugado con pequeños reactores modulares, que están hechos y sellados en fábrica, y no para que el usuario los manipule. Posiblemente, la instrucción de transporte podría ser "mantener el reactor lo suficientemente caliente para que el refrigerante esté en estado gaseoso", de lo contrario, se volverá crítico. Especialmente si la tecnología está fácilmente disponible que lo hace fácil.

no es el reactor

No obtendrá una explosión nuclear de un reactor fuera de control. Puede que ni siquiera se escape debido al método de moderación. ¡Pero emitiría muchísima radiación gamma! (No estaría dentro de su enorme escudo biológico; no lo enviarías, ya que es de hormigón simple y se fabrica fácilmente localmente con materiales autóctonos).

De todos modos, es posible que su otra carga no aprecie demasiado las dosis masivas de radiación gamma, y ​​eso podría ser lo que explote.

Y ese es el tipo de errores de envío tontos que ocurren en el mundo real .

Plasma de moléculas reactivas

Esta respuesta es tan esotérica como mi otra respuesta de cerveza es prosaica. Imagine dos gases que combinados y calentados reaccionarán, digamos hidrógeno y oxígeno. Ahora convierta el hidrógeno y el oxígeno en un plasma completamente ionizado y combínelos. El estado de plasma ionizado evitará la reacción química típica y mientras el plasma se mantenga caliente y cargado, los gases no reaccionarán. Al enfriarse, el hidrógeno y el oxígeno calientes reaccionarán de la manera energética típica. Estoy tratando de pensar en alguna ventaja que este plasma mixto tendría sobre 2 depósitos de gas...

Yendo aún más lejos, considere las interacciones intrapartículas en un plasma caliente altamente cargado. Estas partículas ya no chocan entre sí, ya que todos los electrones se eliminan y se mueven de forma independiente. Los núcleos cargados positivamente se repelen entre sí. Imaginemos ahora un plasma compuesto de materia de hidrógeno altamente ionizada y antimateria. Es estable mientras todo esté altamente cargado. Si el plasma se enfría, los átomos de hidrógeno intentarán reformar el gas hidrógeno, y si los 2 átomos son materia y antimateria, habrá una explosión.

Un plasma sería una forma ingeniosa de contener antimateria porque podría contenerla con campos magnéticos. Por la presente llamo a este plasma mixto de hidrógeno y antihidrógeno "jugo de zoom" porque podría liberar pequeñas cantidades y usarlo como combustible.

los núcleos de antimateria estarían cargados negativamente y atraerían a los núcleos de materia.

El uranio debería hacer el truco.

Las armas nucleares de tipo implosión funcionan compactando material fisionable que normalmente no es crítico. Lo hacen con una explosión no nuclear, pero ¿adivinen qué también encogería un trozo de uranio? Así es, contracción térmica.

Además, es fácil explicar por qué un carguero lo transportaría si haces que la energía de fisión sea común en tu universo.

Básicamente, cualquier cosa que forme estructuras cristalinas o amorfas al solidificarse que soporten tensión (piense en una gota de Prince Rupert...) Y se vuelvan más quebradizas con el enfriamiento. El acero se ha mencionado en otras publicaciones y, de hecho, se sabe que el acero templado y sin templar se rompe potencialmente o se rompe con bastante energía cuando se le provoca...