爆炸理论：炸药化学反应的形式更新

随着化学反应方式及化学反应进行的环境条件的不同，炸药化学反应变化能够以不同的形式进行，而且在性质上也具有重大的差别。

按照化学反应的速度及传播的性质，炸药化学反应变化具有如下3种形式：热分解、燃烧和爆炸（爆轰）。

炸药在常温常压下，不受其他任何外界的作用时，它常常以缓慢的速度进行分解反应。这种分解反应是在整个物质内展开的。反应的速度主要取决于环境的温度。温度越高，反应速度越快，总的来说服从阿伦尼乌斯定律（Arrhenius Equation）。如TNT炸药在常温下分解速度极低，甚至不易被觉察，然而当环境温度增高到数百摄氏度时，它甚至可以立即发生爆炸。

热分解与爆炸的主要区别在于：

（1）热分解是在整个炸药中展开的，没有集中的反应区域；而爆炸是在炸药局部发生的，并以波的形式在炸药中传播。

（2）热分解在不受外界任何特殊条件作用时，一直不断地自动进行；而爆炸在外界特殊条件的作用下才能发生。

（3）热分解与环境温度关系很大，其规律大致服从阿伦尼乌斯定律，化学反应速度常数与温度呈指数关系，即随着温度的升高，热分解速度将按指数规律迅速增加；而爆炸与环境温度无关。

燃烧和爆炸是性质不同的两种化学变化过程。它们在基本特性上有如下区别：

（1）从传播过程的机理上看，燃烧时反应区的能量是通过热传导、热辐射及燃烧气体产物的扩散作用传入未反应的原始炸药的。而爆炸的传播则是借助冲击波对炸药的强烈冲击压缩作用进行的。(www.xing528.com)

（2）从波的传播速度上看，燃烧传播速度通常约为数毫米每秒到数米每秒，最大的也只有数百米每秒（如黑火药的最大燃烧传播速度约为400 m/s），即比原始炸药内的声速低得多。相反，爆炸过程的传播速度总是大于原始炸药内的声速，一般高达数千米每秒。如TATB的爆炸速度可达到7 651 m/s（ρ＝1.882 g/cm3），CL-20的爆炸速度可达到9 600 m/s（ρ＝2.04 g/cm3）。

（3）燃烧过程中燃烧反应区内产物质点的运动方向与燃烧波面方向相反，因此燃烧波面内的压力较低。而在爆炸过程中，爆炸反应区内产物质点的运动方向与爆炸波传播方向相同，爆炸区的压力高达数十万个大气压。

（4）从炸药本身的条件来看，随着装药密度的增加，炸药颗粒间的孔隙度减小，燃烧速度下降；而对于爆炸来说，随着装药密度的增加，单位体积物质发生化学反应时放出的能量增加，使之对于下一层炸药的冲压加强，因此爆炸速度增加。

（5）燃烧过程的传播容易受外界条件的影响，特别是受环境压力条件的影响。如在大气中的燃烧进行得很慢，但若将炸药放在密闭或半密闭容器中，燃烧速度会急剧增加。此时燃烧所形成的气体产物能够做抛射功，火炮发射弹丸正是对炸药燃烧的这一特性的利用。而爆炸过程由于其传播速度极快，几乎不受外界条件的影响，对于一定的炸药来说，爆炸速度在一定条件下是一个固定的常数。

燃烧、爆炸与热分解的主要区别就在于，燃烧和爆炸不是在全体物质内发生的，而是在物质的某一局部发生的，而且二者都是以化学反应波的形式在炸药中按一定的速度一层一层地自动进行传播的。化学反应波的波阵面比较窄，化学反应就是在此很窄的波阵面内进行并完成的。

与燃烧相比，爆炸在传播的形态上有很大的本质区别。爆炸的特点是在爆炸点的压力急剧地发生突变时，传播速度很高而且可变，通常达数千米每秒，但是这种速度与外界条件的关系不大，即使在敞开的容器中也能形成高速爆炸反应。一般来说爆炸过程是很不稳定的，不是过渡到更高爆速的爆轰，就是衰减到很低爆速的爆燃或熄灭。因此，可以说爆炸是爆炸反应过程中的一种过渡状态。由此可以得出，爆炸物以最大而稳定的爆速进行传播的过程称为爆轰。爆炸与爆轰并无本质上的区别，只不过是传播速度不同而已。爆轰的传播速度是恒定的，爆炸的传播速度是可变的，故也可以认为爆炸就是爆轰的一种形式，即不稳定的爆轰。

需要强调指出，炸药化学变化过程的3种形式在性质上虽各不相同，但它们之间却有着紧密的内在联系。炸药的缓慢化学分解在一定的条件下可以转变为炸药的燃烧；而炸药的燃烧在一定条件下又能转变为炸药的爆轰，称为燃烧转爆轰（Deflagration to Detonation Transition，DDT）。在激波管内充入氢气和氧气的预混气体，在电火花的引燃下首先发生燃烧，随着速度不断地增加，前驱冲击波和反应波阵面不断地相互激励，如果管径足够大、管路足够长，便可以实现爆轰。对于凝聚相炸药，如果摊得很薄，用火点燃，一般都发生稳定燃烧，但是如果大量堆积，那么炸药内部的热量和压力就容易积累和递增，便易于发生燃烧转爆轰。所以，在炸药的销毁过程中，一定要把炸药均匀地铺成薄层，以防止发生爆炸。