第二節爆炸基本概念

　　一、爆炸的概念

　　(一)爆炸的機理及其分類

　　在自然界中存在各種爆炸現象。廣義地講，爆炸是物質系統的一種極為迅速的物理的或化學的能量釋放或轉化過程，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間內，驟然釋放或轉化的現象。在這種釋放和轉化的過程中，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。按照能量的來源，爆炸可以分為三類，即物理爆炸、化學爆炸和核爆炸。

　　(1)物理爆炸。

　　物理爆炸是由系統釋放物理能引起的爆炸。例如：

　　高壓蒸汽鍋爐當過熱蒸汽壓力超過鍋爐能承受的程度時，鍋爐破裂，高壓蒸汽驟然釋放出來，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，物體高速運動產生的功能，在碰撞點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生強烈的放電現象，使能量在10-6～10-7s內釋放出來，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，對周圍空氣產生強烈擾動，從而形成閃電雷鳴般的爆炸現象;

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

　　此外，地震和火山爆發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程，參與爆炸的物質只是發生物理狀態或壓力的變化，其性質和化學成分不發生改變。

　　(2)化學爆炸

　　化學爆炸是由于物質的化學變化引起的爆炸，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，在一定的條件下所產生的爆炸也屬于化學爆炸。

　　化學爆炸是通過化學反應，將物質內潛在的化學能，在極短的時間內釋放出來，使其化學反應產物處于高溫、高壓狀態的結果。

　　一般氣體爆炸和粉塵爆炸的壓力可以達到2×106Pa，高能炸藥爆炸時的爆轟壓可達2×1010Pa以上，二者爆炸時產物的溫度均可達到3×103~5×103K，因而使爆炸產物急劇向周圍膨脹，產生強沖擊波，造成對周圍介質的破壞。化學爆炸時，參與爆炸的物質在瞬間發生分解或化合，變成新的爆炸產物。

　　(3)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放出的化學能大的多，核爆炸中心溫度可達數107K，壓力可達1015Pa以上，同時產生極強的沖擊波、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。化學爆炸和核爆炸反應都是在微秒量級的時間內完成的。

　　爆炸過程表現為兩個階段，在第一階段中，物質的(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，從而引起周圍介質的變形、移動和破壞。不管由何種能源引起的爆炸，它們都同時具備兩個特征，即能源具有極大的能量密度和極大的能量釋放速度。

　　(二)化學爆炸反應歷程

　　化學爆炸性物質或混合物發生爆炸，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游離基都進行自己的連鎖反應，如氯和氫屬于這一類反應。即氯分子在光的作用下被活化成兩個氯的游離基，每一個氯的游離基都進行自己的連鎖反應，而且每次反應只引出一個新的游離基，即：

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

　　鏈式反應歷程大致分為3個階段：

　　(1)鏈引發，游離基生成。

　　(2)鏈傳遞，游離基作用于其他參與反應的化合物，產生新的游離基。

　　(3)鏈終止，即游離基的消耗，使連鎖反應終止。