物质由一种状态迅速地转变为另一种状态,并瞬间以机械功的形式放出大量能量的现象,称为爆炸。例如:烟花爆竹的爆炸、锅炉的爆炸、煤矿的瓦斯爆炸、原子弹的爆炸等。
1.爆炸特征
内部特征:物质发生爆炸时,产生的大量气体和能量在有限体积内突然释放或急骤转化,并在极短时间内,在有限体积中积聚,造成高温高压。
外部特征:爆炸介质在压力作用下,对周围物体形成急剧突跃压力的冲击,或者造成机械性破坏效应,以及周围介质受振动而产生的声响效应。
2.爆炸阶段
第一阶段:物质的(或系统的)潜在能以一定的方式转化为强烈的压缩能。
第二阶段:压缩急剧膨胀,对外做功,从而引起周围介质的变形、移动和破坏。不管由何种能源引起的爆炸,它们都同时具备两个特征,即能源具有极大的能量密度和极大的能量释放速度。
3.爆炸的分类
物理性爆炸是由物理变化而引起的,物质因状态或压力发生突变而形成的爆炸现象。锅炉的爆炸,压缩气体、液化气体超压引起的爆炸等,都属于物理性爆炸。物理性爆炸前后物质的性质及化学成分均不改变。(www.xing528.com)
化学性爆炸是由于物质发生极迅速的化学反应,产生高温、高压而引起的爆炸现象。各种含氧炸药和烟花爆竹的爆炸就属于化学性爆炸。化学性爆炸前后物质的性质和成分均发生了根本的变化。
核爆炸是由原子核分裂或热核的反应引起的爆炸。如原子弹、氢弹、中子弹的爆炸。核爆炸时可形成数百万度到数千万度的高温,在爆炸中心可形成数百万大气压的高压,同时发出很强的光和热辐射以及各种粒子的贯穿辐射。
4.爆炸极限
可燃气体、可燃液体蒸气或可燃粉尘与空气混合并达到一定浓度时,遇火源就会燃烧或爆炸。这个遇火源能够发生燃烧或爆炸的浓度范围,称为爆炸极限。爆炸极限通常用可燃气体在空气中的体积百分比表示。初始温度升高,爆炸极限范围变宽;初始压力增大,爆炸极限范围变宽;惰性气体增加,爆炸极限范围缩小。含氧量越高,爆炸极限越宽;容器管道减小,爆炸极限范围变小;火源能量越高,爆炸极限范围越宽。
5.爆炸的破坏作用
火灾发生后,随着时间的延续,损失数量迅速增长,损失大约与时间的平方成比例,如火灾时间延长一倍,损失可能增加四倍。爆炸则是猝不及防的,可能仅在一秒钟内爆炸过程已经结束,设备损坏、厂房倒塌、人员伤亡等巨大损失也将在瞬间发生。爆炸通常伴随发热、发光、发声、压力上升、真空和电离等现象,具有很大的破坏作用。其破坏作用的大小与爆炸物的数量和性质、爆炸时的条件以及爆炸位置等因素有关。破片容器发生粉碎性的爆炸时,碎片冲击将造成大面积的伤亡。二次破坏会引起房屋倒塌、火灾、有害物质泄漏引起的中毒和环境污染等进一步伤害。冲击波是爆炸瞬间形成的高温火球猛烈向外膨胀、压缩周围空气形成的高压气浪。它以超音速向四周传播,随距离的增加,传播速度逐渐减慢,压力逐渐减小,最后变成声波;爆炸使物体产生震荡,造成建筑物松散、开裂。爆炸的损坏情况如表3.1.4 所示。
表3.1.4 爆炸的损坏情况
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