【大綱考試內容要求】：
1.了解爆炸的機理及其分類；
2.熟悉各種爆炸的反應歷程。
3.了解爆炸極限的影響因素；
【教材內容】：
第二節(jié) 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(qū)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，放電區(qū)達到極大的能量密度和高溫，導致放電區(qū)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(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程，參與爆炸的物質只是發(fā)生物理狀態(tài)或壓力的變化，其性質和化學成分不發(fā)生改變。
(2)化學爆炸?；瘜W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(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(fā)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?；瘜W爆炸和核爆炸反應都是在微秒量級的時間內完成的。
綜上所述，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。
按反應相態(tài)的不同爆炸可分為以下3類：
(1)氣相爆炸。它包括可燃性氣體和助燃性氣體混合物的爆炸；氣體的分解爆炸；液體被噴成霧狀物在劇烈燃燒時引起的爆炸等。
(2)液相爆炸。它包括聚合爆炸、蒸汽爆炸以及不同液體混合所引起的爆炸。
(3)固相爆炸。它包括爆炸性化合物和混合危險物質的爆炸。
(二)爆炸反應歷程
爆炸性物質或混合物發(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：
Cl2+hv(光量子) = Cl·+ Cl·
Cl·+H2 = HCl + H·
H·+ Cl2 = HCl + Cl·
Cl·+ H2 = HCl + H·
H+ Cl2 = HCl + Cl·
依此類推
Cl·+Cl·= Cl2
H·+H·= H2
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，其反應歷程為：
I H2+ O2 = 2 OH·
Ⅱ OH·+H2 = H2O +H·
Ⅲ H·+ O2 = OH+O·
Ⅳ O·+H2= OH·+H·
鏈式反應歷程大致分為3個階段：
(1)鏈引發(fā)，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。
鏈式反應速度可用下式表示：
式中F(c)——反應物濃度函數；
f s——鏈在器壁上銷毀因數；
f c——鏈在氣相上銷毀因數；
A——與反應物濃度有關的函數；
a ——鏈的分支數，在直鏈反應中n=l，支鏈反應中n>1。
熱反應歷程是指危險物受熱發(fā)生化學反應，反應在某一定空間內進行時，如果散熱不良會使反應溫度不斷提高，溫度的提高又會使反應速度加快，使得熱大于失熱，導致爆炸發(fā)生。
至于什么情況下發(fā)生熱反應，什么情況下發(fā)生鏈式反應，需根據具體情況而定，甚至同一爆炸性混合物在不同條件下有時也會有所不同。圖2 3所示為氫和氧按完全反應的濃度(2H2+O2)組成的混合氣發(fā)生爆炸的溫度和壓力區(qū)間。從圖中可以看出，當壓力很低且溫度不高時(如在溫度500℃和壓力不超過200 Pa時)，由于游離基很容易擴散到器壁上銷毀，此時連鎖中斷速度超過支鏈產生速度，因而反應進行較慢，混合物不會發(fā)生爆炸；當溫度為500℃，壓力升高到200Pa和6666 Pa之間時(如圖中的a和b點之間)，由于產生支鏈速度大于銷毀速度，鏈反應很猛烈，就會發(fā)生爆炸；當壓力繼續(xù)提高，超過b點(大于6666 Pa)以后，由于混合物內分子的濃度增高，容易發(fā)生鏈中斷反應，致使游離基銷毀速度又超過鏈產生速度，鏈反應速度趨于緩和，混合物又不會發(fā)生爆炸了。
圖2—3中a和b點時的壓力，即200Pa和6666 Pa，分別是混合物在低限和爆炸高限。隨著溫度增加，爆炸極限會變寬。這是由于鏈反應需要有鏈分支反應速度隨溫度升高而增加，而鏈終止的反應卻隨溫度的升高而降低，故升高溫度對產生鏈反應有利，結果使爆炸極限變寬，在圖上呈現半島形，當壓力再升高超過c點(大于666610 Pa)時，開始出現下列反應：
H·+ O2——HO2·
HO2·+ H2——H·+ H2O2
HO2·+ H2O——OH·+ H2O2
產生游離基H·和OH·這兩個反應是放熱的，結果使反應釋放出的熱量超過從器壁散失的熱量，從而使混合物的溫度升高，進一步加快反應，促使釋放出更多的熱量，導致熱爆炸的發(fā)生。
【例題】：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，屬于（ ）。
A.物理爆炸
B.化學爆炸
C. 碰撞爆炸
D. 機械爆炸
【答案】： B
1.了解爆炸的機理及其分類；
2.熟悉各種爆炸的反應歷程。
3.了解爆炸極限的影響因素；
【教材內容】：
第二節(jié) 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(qū)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，放電區(qū)達到極大的能量密度和高溫，導致放電區(qū)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(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程，參與爆炸的物質只是發(fā)生物理狀態(tài)或壓力的變化，其性質和化學成分不發(fā)生改變。
(2)化學爆炸?；瘜W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(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(fā)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?；瘜W爆炸和核爆炸反應都是在微秒量級的時間內完成的。
綜上所述，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。
按反應相態(tài)的不同爆炸可分為以下3類：
(1)氣相爆炸。它包括可燃性氣體和助燃性氣體混合物的爆炸；氣體的分解爆炸；液體被噴成霧狀物在劇烈燃燒時引起的爆炸等。
(2)液相爆炸。它包括聚合爆炸、蒸汽爆炸以及不同液體混合所引起的爆炸。
(3)固相爆炸。它包括爆炸性化合物和混合危險物質的爆炸。
(二)爆炸反應歷程
爆炸性物質或混合物發(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：
Cl2+hv(光量子) = Cl·+ Cl·
Cl·+H2 = HCl + H·
H·+ Cl2 = HCl + Cl·
Cl·+ H2 = HCl + H·
H+ Cl2 = HCl + Cl·
依此類推
Cl·+Cl·= Cl2
H·+H·= H2
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，其反應歷程為：
I H2+ O2 = 2 OH·
Ⅱ OH·+H2 = H2O +H·
Ⅲ H·+ O2 = OH+O·
Ⅳ O·+H2= OH·+H·
鏈式反應歷程大致分為3個階段：
(1)鏈引發(fā)，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。
鏈式反應速度可用下式表示：
式中F(c)——反應物濃度函數；
f s——鏈在器壁上銷毀因數；
f c——鏈在氣相上銷毀因數；
A——與反應物濃度有關的函數；
a ——鏈的分支數，在直鏈反應中n=l，支鏈反應中n>1。
熱反應歷程是指危險物受熱發(fā)生化學反應，反應在某一定空間內進行時，如果散熱不良會使反應溫度不斷提高，溫度的提高又會使反應速度加快，使得熱大于失熱，導致爆炸發(fā)生。
至于什么情況下發(fā)生熱反應，什么情況下發(fā)生鏈式反應，需根據具體情況而定，甚至同一爆炸性混合物在不同條件下有時也會有所不同。圖2 3所示為氫和氧按完全反應的濃度(2H2+O2)組成的混合氣發(fā)生爆炸的溫度和壓力區(qū)間。從圖中可以看出，當壓力很低且溫度不高時(如在溫度500℃和壓力不超過200 Pa時)，由于游離基很容易擴散到器壁上銷毀，此時連鎖中斷速度超過支鏈產生速度，因而反應進行較慢，混合物不會發(fā)生爆炸；當溫度為500℃，壓力升高到200Pa和6666 Pa之間時(如圖中的a和b點之間)，由于產生支鏈速度大于銷毀速度，鏈反應很猛烈，就會發(fā)生爆炸；當壓力繼續(xù)提高，超過b點(大于6666 Pa)以后，由于混合物內分子的濃度增高，容易發(fā)生鏈中斷反應，致使游離基銷毀速度又超過鏈產生速度，鏈反應速度趨于緩和，混合物又不會發(fā)生爆炸了。
圖2—3中a和b點時的壓力，即200Pa和6666 Pa，分別是混合物在低限和爆炸高限。隨著溫度增加，爆炸極限會變寬。這是由于鏈反應需要有鏈分支反應速度隨溫度升高而增加，而鏈終止的反應卻隨溫度的升高而降低，故升高溫度對產生鏈反應有利，結果使爆炸極限變寬，在圖上呈現半島形，當壓力再升高超過c點(大于666610 Pa)時，開始出現下列反應：
H·+ O2——HO2·
HO2·+ H2——H·+ H2O2
HO2·+ H2O——OH·+ H2O2
產生游離基H·和OH·這兩個反應是放熱的，結果使反應釋放出的熱量超過從器壁散失的熱量，從而使混合物的溫度升高，進一步加快反應，促使釋放出更多的熱量，導致熱爆炸的發(fā)生。
【例題】：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，屬于（ ）。
A.物理爆炸
B.化學爆炸
C. 碰撞爆炸
D. 機械爆炸
【答案】： B