Wybuch - Explosion

Wybuch jest szybki rozwój w objętości związane z bardzo energiczne zewnątrz uwolnienia energii , zwykle przy wytwarzaniu wysokich temperaturach i uwalnianie wysokociśnieniowych gazów . Eksplozje naddźwiękowe wywoływane przez materiały wybuchowe są znane jako detonacje i przemieszczają się przez fale uderzeniowe . Eksplozje poddźwiękowe są tworzone przez niskie materiały wybuchowe w wolniejszym procesie spalania znanym jako deflagracja .

Powoduje

Eksplozje mogą wystąpić w naturze z powodu dużego dopływu energii. Większość naturalnych eksplozji powstaje w wyniku różnego rodzaju procesów wulkanicznych lub gwiezdnych . [Wybuchowe erupcje wulkaniczne występują, gdy magma unosi się od dołu, zawiera bardzo rozpuszczony gaz. Redukcja ciśnienia, gdy magma się unosi i powoduje bąbelki gazu z roztworu, co skutkuje szybkim wzrostem objętości.] Wybuchy występują również w wyniku zdarzeń uderzeniowych oraz w zjawiskach takich jak wybuchy hydrotermalne (również z powodu procesów wulkanicznych) . Eksplozje mogą również wystąpić poza Ziemią we wszechświecie, np. w przypadku supernowych . Eksplozje często zdarzają się podczas pożarów buszu w lasach eukaliptusowych, gdzie lotne olejki na wierzchołkach drzew nagle ulegają zapłonowi.

Astronomiczny

Do największych znanych eksplozji we wszechświecie należą supernowe , które pojawiają się po zakończeniu życia niektórych typów gwiazd . Rozbłyski słoneczne są przykładem powszechnej, znacznie mniej energetycznej eksplozji na Słońcu, a przypuszczalnie również na większości innych gwiazd. Źródłem energii dla aktywności rozbłysków słonecznych jest splątanie linii pola magnetycznego wynikającego z rotacji przewodzącej plazmy Słońca. Inny rodzaj dużej astronomicznej eksplozji ma miejsce, gdy bardzo duży meteoroid lub asteroida uderza w powierzchnię innego obiektu, na przykład planety.

Fuzje czarnych dziur , prawdopodobnie obejmujące podwójne układy czarnych dziur , są w stanie wypromieniować wiele energii mas Słońca do wszechświata w ułamku sekundy, w postaci fali grawitacyjnej . Jest w stanie przenosić zwykłą energię i niszczycielskie siły na pobliskie obiekty, ale w bezmiarze kosmosu pobliskie obiekty są zwykle rzadkie. Fala grawitacyjna obserwowana 21 maja 2019 r., znana jako GW190521 , wytworzyła sygnał połączenia o czasie trwania około 100 ms, podczas którego szacuje się, że wypromieniował 9 mas Słońca w postaci energii grawitacyjnej.

Chemiczny

Najpowszechniejszymi sztucznymi materiałami wybuchowymi są chemiczne materiały wybuchowe, zwykle obejmujące szybką i gwałtowną reakcję utleniania, w wyniku której powstają duże ilości gorącego gazu. Proch strzelniczy był pierwszym materiałem wybuchowym, który został wynaleziony i wykorzystany. Inne godne uwagi wczesne osiągnięcia w technologii chemicznego materiału wybuchowego to opracowanie nitrocelulozy przez Fredericka Augusta Abla w 1865 r. i wynalezienie dynamitu przez Alfreda Nobla w 1866 r. Wybuchy chemiczne (zarówno celowe, jak i przypadkowe) są często inicjowane przez iskrę elektryczną lub płomień w obecności tlenu . Przypadkowe wybuchy mogą wystąpić w zbiornikach paliwa, silnikach rakietowych itp.

Elektryczne i magnetyczne

Usterka elektryczna o wysokim natężeniu może spowodować „wybuch elektryczny”, tworząc łuk elektryczny o wysokiej energii, który szybko odparowuje metal i materiał izolacyjny. Ten błysk łuku zagrożenie stanowi zagrożenie dla osób pracujących nad napięciem rozdzielnicy . Ponadto nadmierne ciśnienie magnetyczne w bardzo silnym elektromagnesie może spowodować eksplozję magnetyczną .

Mechaniczne i parowe

Proces ściśle fizyczny, w przeciwieństwie do chemicznego lub nuklearnego, np. rozerwanie szczelnie zamkniętego lub częściowo zamkniętego pojemnika pod ciśnieniem wewnętrznym, jest często określany jako wybuch. Przykładem może być przegrzany kocioł lub zwykła puszka fasoli wrzucona do ognia.

Eksplozje par wrzącej cieczy z rozprężaniem są jednym z rodzajów mechanicznej eksplozji, która może wystąpić, gdy naczynie zawierające ciecz pod ciśnieniem zostanie rozerwane, powodując gwałtowny wzrost objętości w miarę parowania cieczy. Należy pamiętać, że zawartość pojemnika może spowodować następną eksplozję chemiczną, której skutki mogą być dramatycznie poważniejsze, jak na przykład zbiornik z propanem w środku pożaru. W takim przypadku do skutków mechanicznego wybuchu w przypadku awarii zbiornika dodawane są skutki wybuchu spowodowanego uwolnieniem (początkowo ciekłego, a następnie niemal natychmiast gazowego) propanu w obecności źródła zapłonu. Z tego powodu pracownicy służb ratunkowych często rozróżniają te dwa zdarzenia.

Jądrowy

Oprócz gwiazdowych eksplozji jądrowych , A broni jądrowej jest typu wybuchowego broni, która wywodzi się jego siły niszczącej z rozszczepienia jądrowego lub z kombinacji rozszczepienia i syntezy. W rezultacie nawet broń nuklearna o małej wydajności jest znacznie potężniejsza niż największe dostępne konwencjonalne materiały wybuchowe, z jedną bronią zdolną do całkowitego zniszczenia całego miasta.

Nieruchomości

Zmuszać

Siła wybuchu jest uwalniana w kierunku prostopadłym do powierzchni materiału wybuchowego. Jeśli podczas wybuchu granat znajdzie się w powietrzu, kierunek wybuchu będzie wynosił 360°. W przeciwieństwie do tego, w ładunku kumulacyjnym siły wybuchowe skupiają się na większej eksplozji lokalnej; Ładunki kumulacyjne są często używane przez wojsko do wyważania drzwi lub ścian.

Prędkość

Szybkość reakcji jest tym, co odróżnia reakcję wybuchową od zwykłej reakcji spalania. O ile reakcja nie zachodzi bardzo szybko, termicznie rozszerzające się gazy będą umiarkowanie rozproszone w medium, bez dużej różnicy ciśnień i bez wybuchu. Na przykład, gdy w kominku pali się drewno, z pewnością zachodzi wydzielanie ciepła i tworzenie się gazów, ale żaden z nich nie jest uwalniany wystarczająco szybko, aby wytworzyć nagłą, znaczną różnicę ciśnień, a następnie spowodować eksplozję. Można to porównać do różnicy między rozładowywaniem energii akumulatora , które jest powolne, a kondensatorem lampy błyskowej, takim jak w lampie błyskowej aparatu , który uwalnia swoją energię jednocześnie.

Ewolucja ciepła

Wytwarzanie ciepła w dużych ilościach towarzyszy większości wybuchowych reakcji chemicznych. Wyjątkami są entropowe materiały wybuchowe i obejmują nadtlenki organiczne, takie jak nadtlenek acetonu . To właśnie szybkie wydzielanie ciepła powoduje rozszerzanie się produktów gazowych większości reakcji wybuchowych i generowanie wysokich ciśnień . Ta gwałtowna generacja wysokich ciśnień uwolnionego gazu stanowi eksplozję. Uwolnienie ciepła z niewystarczającą szybkością nie spowoduje eksplozji. Przykładowo, chociaż jednostka masy węgla daje pięć razy więcej ciepła niż jednostka masy nitrogliceryny , węgiel nie może być użyty jako materiał wybuchowy (z wyjątkiem postaci pyłu węglowego ), ponieważ szybkość, z jaką oddaje to ciepło, jest dość wolny. W rzeczywistości substancja, która spala się wolniej ( tj. powolne spalanie ) może w rzeczywistości wydzielać więcej ciepła całkowitego niż materiał wybuchowy, który wybucha szybko ( tj. szybkie spalanie ). W pierwszym przypadku powolne spalanie zamienia więcej energii wewnętrznej ( tj. potencjału chemicznego ) spalanej substancji na ciepło uwalniane do otoczenia, podczas gdy w drugim szybkie spalanie ( tj. detonacja ) zamienia więcej energii wewnętrznej na pracę na otoczenie ( tj. mniej energii wewnętrznej przekształconej w ciepło); CF ciepła i pracy (termodynamiki) są równoważne postacie energii. Zobacz Ciepło spalania, aby zapoznać się z dokładniejszym omówieniem tego tematu.

Gdy z jego składników powstaje związek chemiczny, ciepło może być albo pochłaniane, albo uwalniane. Ilość ciepła pochłonięta lub oddana podczas przemiany nazywana jest ciepłem tworzenia . Ciepła formacji dla ciał stałych i gazów występujących w reakcjach wybuchowych zostały określone dla temperatury 25 °C i ciśnienia atmosferycznego i są zwykle podawane w jednostkach kilodżuli na gram-cząsteczkę. Wartość dodatnia wskazuje, że ciepło jest pochłaniane podczas tworzenia związku z jego elementów; taka reakcja nazywana jest reakcją endotermiczną. W technologii wybuchowej interesujące są tylko materiały, które są egzotermiczne – które mają netto uwalnianie ciepła i mają ujemne ciepło tworzenia. Ciepło reakcji jest mierzone w warunkach stałego ciśnienia lub stałej objętości. To ciepło reakcji można właściwie wyrazić jako „ciepło wybuchu”.

Inicjacja reakcji

Chemiczny materiał wybuchowy to związek lub mieszanina, która pod wpływem ciepła lub wstrząsu rozkłada się lub przegrupowuje z niezwykłą szybkością, dając dużo gazu i ciepła. Wiele substancji, które zwykle nie są klasyfikowane jako materiały wybuchowe, może wykonywać jedną, a nawet dwie z tych rzeczy.

Reakcja musi być możliwa do zainicjowania przez przyłożenie wstrząsu, ciepła lub katalizatora (w przypadku niektórych wybuchowych reakcji chemicznych) na niewielką część masy materiału wybuchowego. Materiał, w którym występują pierwsze trzy czynniki, nie może być zaakceptowany jako materiał wybuchowy, chyba że reakcja może zajść w razie potrzeby.

Podział

Fragmentacja to nagromadzenie i wyrzucanie cząstek w wyniku detonacji materiałów wybuchowych. Fragmenty mogą pochodzić z: części konstrukcji (takich jak szkło , kawałki materiału konstrukcyjnego lub pokrycia dachowego ), ujawnionych warstw i/lub różnych cech geologicznych na poziomie powierzchni (takich jak luźne skały , gleba , piasek ), obudowy otaczającej materiał wybuchowy i/lub wszelkie inne luźne różne przedmioty, które nie zostały odparowane przez falę uderzeniową z wybuchu. Fragmenty o dużej prędkości i małym kącie mogą przebyć setki metrów z wystarczającą energią, aby zainicjować inne otaczające przedmioty wybuchowe, zranić lub zabić personel i/lub uszkodzić pojazdy lub konstrukcje.

Godne uwagi przykłady

Chemiczny

Jądrowy

• Test Trójcy
• Bluszcz Mike
• Zamek Bravo
• Car Bomba
• Bombardowania atomowe Hiroszimy i Nagasaki

Wulkaniczny

• Santoryn
• Krakatoa
• Góra św. Heleny
• Góra Tambora
• Góra Pinatubo
• Teoria katastrofy Toby
• Kaldera Yellowstone

Gwiezdny

• Lista supernowych

Etymologia

Klasyczna łacina explōdō oznacza „syczeć złego aktora ze sceny”, „wypędzać aktora ze sceny przez robienie hałasu”, od ex- („out”) + plaudō („klaskać; klaskać”). Współczesne znaczenie rozwinęło się później:

• Klasyczna łacina: „wypędzać aktora ze sceny, robiąc hałas”, stąd oznacza „wypędzić” lub „odrzucić”

Po angielsku:

• Około 1538 r.: „wyjedź lub odjedź przez klaskanie” (pierwotnie teatralne)
• Około 1660 r.: „wypędź z przemocą i nagłym hałasem”
• Około 1790 r.: „odłącz z głośnym hałasem”
• Około 1882 r.: pierwsze użycie jako „pękające z niszczycielską siłą”

Zobacz też

Bibliografia