第二節爆炸基本概念

　　一、爆炸的概念

　?。ㄒ唬┍ǖ臋C理及其分類(lèi)

　　在自然界中存在各種爆炸現象。廣義地講，爆炸是物質(zhì)系統的一種極為迅速的物理的或化學(xué)的能量釋放或轉化過(guò)程，是系統蘊藏的或瞬間形成的大量能量在有限的體積和極短的時(shí)間內，驟然釋放或轉化的現象。在這種釋放和轉化的過(guò)程中，系統的能量將轉化為機械功以及光和熱的輻射等。

　　爆炸可以由不同的原因引起，但不管是何種原因引起的爆炸，歸根結底必須有一定的能源。按照能量的來(lái)源，爆炸可以分為三類(lèi)，即物理爆炸、化學(xué)爆炸和核爆炸。

　?。?）物理爆炸。

　　物理爆炸是由系統釋放物理能引起的爆炸。例如：

　　高壓蒸汽鍋爐當過(guò)熱蒸汽壓力超過(guò)鍋爐能承受的程度時(shí)，鍋爐破裂，高壓蒸汽驟然釋放出來(lái)，形成爆炸；

　　隕石落地、高速彈丸對目標的撞擊等物體高速碰撞時(shí)，物體高速運動(dòng)產(chǎn)生的功能，在碰撞點(diǎn)的局部區域內迅速轉化為熱能，使受碰撞部位的壓力和溫度急劇升高，并在碰撞部位材料發(fā)生急劇變形，伴隨巨大響聲，形成爆炸現象；

　　自然界中的雷電也屬于物理爆炸，它是由帶有不同電荷的云塊間發(fā)生強烈的放電現象，使能量在10-6～10-7s內釋放出來(lái)，放電區達到極大的能量密度和高溫，導致放電區空氣壓力急劇升高并迅速膨脹，對周?chē)諝猱a(chǎn)生強烈擾動(dòng)，從而形成閃電雷鳴般的爆炸現象；

　　高壓電流通過(guò)細金屬絲時(shí)，溫度可達到2×104℃，使金屬絲瞬間化為氣態(tài)而引起爆炸現象；

　　此外，地震和火山爆發(fā)等現象也能屬于物理爆炸。

　　總之，物理爆炸是機械能或電能的釋放和轉化過(guò)程，參與爆炸的物質(zhì)只是發(fā)生物理狀態(tài)或壓力的變化，其性質(zhì)和化學(xué)成分不發(fā)生改變。

　?。?）化學(xué)爆炸

　　化學(xué)爆炸是由于物質(zhì)的化學(xué)變化引起的爆炸，如炸藥爆炸，可燃氣體（甲烷、乙炔等）爆炸。

　　懸浮于空氣中的粉塵（煤粉、面粉等）以一定的比例與空氣混合時(shí)，在一定的條件下所產(chǎn)生的爆炸也屬于化學(xué)爆炸。

　　化學(xué)爆炸是通過(guò)化學(xué)反應，將物質(zhì)內潛在的化學(xué)能，在極短的時(shí)間內釋放出來(lái)，使其化學(xué)反應產(chǎn)物處于高溫、高壓狀態(tài)的結果。

　　一般氣體爆炸和粉塵爆炸的壓力可以達到2×106Pa，高能炸藥爆炸時(shí)的爆轟壓可達2×1010Pa以上，二者爆炸時(shí)產(chǎn)物的溫度均可達到3×103~5×103K，因而使爆炸產(chǎn)物急劇向周?chē)蛎?，產(chǎn)生強沖擊波，造成對周?chē)橘|(zhì)的破壞?；瘜W(xué)爆炸時(shí)，參與爆炸的物質(zhì)在瞬間發(fā)生分解或化合，變成新的爆炸產(chǎn)物。

　?。?）核爆炸

　　核爆炸是核裂變（如原子彈是用鈾235、钚239裂變）、核聚變（如氫彈是用氘、氚或鋰核的聚變）反應所釋放出的巨大核能引起的。核爆炸反應釋放的能量比炸藥爆炸時(shí)放出的化學(xué)能大的多，核爆炸中心溫度可達數107K，壓力可達1015Pa以上，同時(shí)產(chǎn)生極強的沖擊波、光輻射和粒子的貫穿輻射等，比炸藥爆炸具有更大的破壞力?；瘜W(xué)爆炸和核爆炸反應都是在微秒量級的時(shí)間內完成的。

　　爆炸過(guò)程表現為兩個(gè)階段，在第一階段中，物質(zhì)的（或系統的）潛在能以一定的方式轉化為強烈的壓縮能；第二階段，壓縮急劇膨脹，對外做功，從而引起周?chē)橘|(zhì)的變形、移動(dòng)和破壞。不管由何種能源引起的爆炸，它們都同時(shí)具備兩個(gè)特征，即能源具有極大的能量密度和極大的能量釋放速度。

　?。ǘ┗瘜W(xué)爆炸反應歷程

　　化學(xué)爆炸性物質(zhì)或混合物發(fā)生爆炸，有熱反應和鏈式反應兩種不同的歷程。按照鏈式反應理論，爆炸性混合物（如可燃性氣體和氧氣）與火源接觸后，活化分子就會(huì )吸收能量而離解為游離基，并與其他分子相互作用形成一系列的鏈式反應，釋放燃燒熱。鏈式反應有直鏈式反應和支鏈式反應兩種。直鏈反應是指每一個(gè)游離基都進(jìn)行自己的連鎖反應，如氯和氫屬于這一類(lèi)反應。即氯分子在光的作用下被活化成兩個(gè)氯的游離基，每一個(gè)氯的游離基都進(jìn)行自己的連鎖反應，而且每次反應只引出一個(gè)新的游離基，即：

　　支鏈反應是指在反應中一個(gè)游離基能生成一個(gè)以上的新的游離基，如氫和氧的連鎖反應屬于此類(lèi)反應。

　　鏈式反應歷程大致分為3個(gè)階段：

　?。?）鏈引發(fā)，游離基生成。

　?。?）鏈傳遞，游離基作用于其他參與反應的化合物，產(chǎn)生新的游離基。

　?。?）鏈終止，即游離基的消耗，使連鎖反應終止。

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