Wybuch - Polski Serwis Naukowy

Schemat eksplozji (na górze) i implozji (na dole)

Wybuchy podczas Miramar Air Show w okolicach San Diego

Wystrzał z pancernika USS Iowa (BB-61). Woda obrazuje falę uderzeniową.

Wybuch – w mowie potocznej – gwałtowne wydzielenie w jednym miejscu dużych ilości energii. Wybuchowi towarzyszy zwykle nagły wzrost temperatury i wzrost ciśnienia. Wybuch powoduje powstanie fali uderzeniowej. W zależności od prędkości rozchodzenia się tej fali oraz mechanizmu wybuchu rozróżnia się deflagrację (zwaną inaczej wybuchem właściwym), eksplozję i detonację.

Detonacja to wybuch (fala reakcji chemicznych) rozprzestrzeniający się w materiale wybuchowym z prędkością ponaddźwiękową (z reguły wynosi kilka tys. m/s do max 10 tys. m/s), powodujący powstanie w otaczającym go ośrodku fali uderzeniowej. Na jej czole występuje bardzo wysokie ciśnienie (do ok. 500 tys. atm) i temperatura (do ok. 5800 °C).

Reakcja chemiczna – każdy proces, w wyniku którego pierwotna substancja zwana substratem przemienia się w inną substancję zwaną produktem. Aby cząsteczka substratu zamieniła się w cząsteczkę produktu konieczne jest rozerwanie przynajmniej jednego z obecnych w niej wiązań chemicznych pomiędzy atomami, bądź też utworzenie się przynajmniej jednego nowego wiązania. Reakcje chemiczne przebiegają z reguły z wydzieleniem lub pochłonięciem energii cieplnej, promienistej (alfa lub beta) lub elektrycznej.

Większość materiałów wybuchowych działa na skutek gwałtownej, egzotermicznej reakcji chemicznej. Wzrost ciśnienia w otoczeniu wybuchu może wynikać z czterech przyczyn:

powstaniu dużych ilości gazowych produktów reakcji chemicznej, która spowodowała wybuch

powstaniu dużych ilości gazów w reakcjach wtórnych

rozprężeniu się gazów, które wcześniej występowały w strefie wybuchu pod wpływem gwałtownego wzrostu temperatury (grzmot burzowy i wybuch jądrowy)

parowaniu i sublimacji cieczy i ciał stałych w strefie wybuchu.

Systematyka wybuchów

Deflagracja (inaczej wybuch właściwy) – ma miejsce gdy szybkość rozchodzenia się fali uderzeniowej nie przekracza 400 m/s.

Eksplozja – ma miejsce gdy szybkość rozchodzenia się fali uderzeniowej przekroczyła 400 m/s, ale nie była to najwyższa możliwa wartość dla danego materiału wybuchowego.

Detonacja – ma miejsce, gdy szybkość rozchodzenia się fali uderzeniowej przekroczyła 400 m/s i jednocześnie osiągnęła maksymalną możliwą wartość dla materiału wybuchowego w danych warunkach (zależnych od masy MW jego kształtu, gęstości, otoczenia np. woda, itp.)

W przypadku, gdy nie ma możliwości sprawdzenia, czy wybuch nastąpił z maksymalną możliwą prędkością używa się raczej określenia "eksplozja" niż "detonacja".

Eksplozja – gwałtowny wybuch powodujący powstanie fali uderzeniowej rozchodzącej się z prędkością powyżej 400 m/s – ale poniżej maksymalnej prędkości możliwej dla danego materiału wybuchowego.

USS Iowa (BB-61) okręt główny pancerników typu Iowa był czwartym okrętem United States Navy (ale dopiero drugim który wszedł do służby), którego nazwa pochodziła od stanu Iowa

Przykłady

spalanie prochu czarnego:

na wolnej przestrzeni zachodzi dość gwałtownie ale bez powstania fali uderzeniowej – nie można tego nazwać wybuchem

w zamkniętej przestrzeni zachodzi gwałtownie, ale z prędkością poniżej 400 m/s – jest to wybuch właściwy

spalanie amonitu gdy zachodzi:

z prędkością 4000 m/s, czyli maksymalną dla tego materiału – jest to detonacja

z prędkością poniżej 4000 m/s ale powyżej 400 m/s – jest to eksplozja

z prędkością poniżej 400 m/s – jest to wybuch właściwy

rozkład nitrogliceryny pod wpływem iskry elektrycznej lub wstrząsu gdy zachodzi z prędkością:

8000 m/s – detonacja

poniżej 8000 m/s do 400m/s – eksplozja

poniżej 400 m/s – wybuch właściwy

nitrogliceryna rozlana ostrożnie na wolnej przestrzeni i podpalona płomieniem – spala się bez powstawania fali uderzeniowej – nie jest to nawet wybuch właściwy.

Zobacz też

Wikimedia Commons ma galerię ilustracji związaną z tematem:
Wybuch

proch nitrocelulozowy

wybuch pyłu węglowego

Linki zewnętrzne

wybuchy w pracy chemika