炸药爆炸,并不是炸药里蕴藏着特大的能量。一公斤炸药爆炸时所放出的能量并不比一公斤木材燃烧时放出的能量多,炸药爆炸时之所以具有巨大的威力,是因为炸药释放能量的速度特别快。
燃烧一公斤的木材,无论炉火有多旺盛,木材总是一点点地燃烧;如果把同样重量的炸药投入炉膛,炸药仅在十万分之一秒内,就把它含有的全部能量释放出来,平均每秒钟放出的能量达一亿达卡,在这样的能量冲击下,火炉连同房屋就会一起炸毁。
炸药爆炸时,在极短的时间内可以产生大量的气体,来不及扩散,会在爆炸中心形成几十万个大气压的强大压力,同时产生几千度的高温。正是因为爆炸时所造成的冲击如此突然而集中,所以使得炸药表现出巨大的威力。
炸药(Explosive material),能在极短时间内剧烈燃烧(即爆炸)的物质,是在一定的外界能量的作用下,由自身能量发生爆炸的物质。一般情况下,炸药的化学及物理性质稳定,但不论环境是否密封,药量多少,甚至在外界零供氧的情况下,只要有较强的能量(起爆药提供)激发,炸药就会对外界进行稳定的爆轰式作功。炸药爆炸时,能释放出大量的热能并产生高温高压气体,对周围物质起破坏、抛掷、压缩等作用。
炸药爆炸时之所以具有巨大的威力,是因为炸药释放能量的速度特别快。对于猛炸药反应时间是微秒级的。因此一公斤TNT炸药的能量虽然只有同样质量汽油的1/10(TNT420万焦耳/kg,汽油完全燃烧热48MJ/kg),但其功率远大于燃烧。炸药的另一个优势是能量的体积密度高,如果1LTNT和1L汽油-氧混合物燃烧相比,体积能量密度要大370倍。
炸药爆炸时,在极短的时间内可以产生大量的气体,来不及扩散,会在爆炸中心形成几十万个大气压的强大压力,同时产生几千度的高温。正是因为爆炸时所造成的冲击如此突然而集中,所以使得炸药表现出巨大的威力。
典型的爆轰过程中,高压爆轰波在材料中以超音速传播,将材料转化成高温高压的气体产物,该产物能以惊人的速度做机械功,炸药所能释放的功率和能量取决于其能量密度和爆轰波速度。固体高能炸药的爆轰速度约为8,000 m/s,是炸药中声速的3倍;其释放的能量密度高达5MJ/kg;其初始物质密度约为2,000 kg/m3。上述三个值的乘积为一个巨大的功率密度值:80,000,000MJ/m2s或8×109 W/cm2.作为比较,爆轰在100 cm表面积上的产生的功率水平相当于整个美国发电能力(2000年)的全部功率水平!正是固体炸药这种极快的能量释放速率,使它具有非常独特的用处。
炸药由于能对周围介质作猛烈的破坏功,往往又被称为猛炸药。常用的猛炸药按组成可分为单体炸药和混合炸药2类。还有一类感度很高的炸药,从燃烧转变为爆轰的时间极短,通常不直接用于作破坏功,而是用于引燃或引爆其他火炸药,称为起爆药。炸药的爆炸通过一定的外界激发冲量的作用,爆轰是炸药中化学反应区的传播速度大于炸药中声速时的爆炸现象,是炸药典型的能量释放形式。爆炸实际上分两个阶段。大部分破坏是最初的膨胀造成的。它还会在爆炸源周围制造一个压力很低的区域,气体快速向外移动,从而将大部分气体从爆炸 “中心”向外吸。向外冲击之后,气体涌回到部分真空的中心地带,形成第二个破坏力较小的内向能量波。由于炸药爆炸时化学反应速度非常快,在瞬间形成高温高压气体。以极高的功率(每千克炸药爆轰瞬间输出功率可达5×10千瓦)对外界作功,使周围介质受到强烈的冲击、压缩而变形或碎裂。





