爆炸概論 (一)

概述

一、爆炸的基本原理 

    (一) 爆炸的判定方式

          物質因物理或化學反應瞬間釋放強大的能量影響介質，通常伴隨強烈放熱、發光和聲響的反應，但主要是以爆炸發生時是否有產生的穩定爆轟波來判斷，因此是否帶有光、熱並非判斷是否為爆炸的基準。

    (二) 爆炸與火災

二、名詞解釋

    (一) 爆裂與爆炸相關現象

          1.爆裂：物質不及釋放壓力而造成容器過負荷而碎裂，視釋壓程度而產生不同大小壓力波，有文獻將其視為是物理性爆炸的一種，例如：液體急速氣化，體積增加後，其所產生之壓力使容器受力，進而導致碎裂以及噴發，此種爆炸稱為爆裂。

          2.爆炸：爆炸時，爆裂物會產生超過一般人所能承受的壓力狀態之「超壓」的狀態、爆裂物本身破碎飛散之「碎片」現象、受到爆裂反應的衝擊波產生的「人體的加速和減速」現象及爆裂產生的高溫之「熱」等四種危害，而其中任何一種都足以致命。

          3.爆燃（deflagration）：放熱（熱、燃燒）反應快速地從氣體燃燒源，因傳導、對流、輻射等擴延至未反應物料。燃燒區經由物料擴散至未反應物料的速率低於音速 (340.29 m/s)。

          4.爆轟（detonation）：放熱反應並於反應物質中產生震波，通常造成爆炸。反應區擴延的速率比未反應物料中之音速更快。

          5.爆裂物：一般所謂爆裂物，係指爆炸物之混合物，因急速膨脹爆發，可瞬間將人及物殺傷或毀損者，稱為爆裂物。刑法上所謂爆裂物，係指其物有爆發性、具有破壞力，可於瞬間將人及物殺傷或毀損而言。

          6.爆炸物：所謂爆炸物，係指炸藥、棉花藥、雷汞或其他相類之爆裂物及其主要原料而言。

    (二) 燃燒波與爆轟波

          1.燃燒波：著火時，其產生的火源與其周圍的可燃氣體與空氣混合，在火源形成一個反應區域，在該區域中，混合過後的可燃氣與空氣會透過空氣媒介傳播、擴散，在此反應區域內為燃燒波的傳播形式，其擴散速度依氣體組成而異，但通常秒速在 0.1m/s 到 10m/s 中間。

          2.爆轟波：可燃氣體與定量空氣在混合後，在燃燒時，若產生燃燒波，並且與爆裂的沖擊波結合後，增加燃燒傳播速度，其速度高達秒速 100m/s ～ 3500m/s 時，此現象稱為爆轟現象。燃燒區域產生如此反應，而形成現象的局部反應區域稱為爆轟波。

爆炸的分類

一、依爆炸的起因分類

    (一) 燃燒爆炸與壓力爆炸

          壓力爆炸主要產生於容器內外壓力不均，而造成爆炸；而燃燒爆炸是指如果燃燒反應超過一定程度，反應熱大量產生，使周遭氣體膨脹，將原先物質內有的能量轉換成機械功，進而將大量壓力釋放，產生熱能、光及爆音。

    (二) 區分

          1.燃燒爆炸在本質上與燃燒是一樣的，都是透過高熱能反應產生化學反應，更進一步言之，火災學上將燃燒爆炸分類為燃燒產生之熱量，遠超過逸散之熱量的非定常燃燒，也屬於發焰燃燒中之混合燃燒，另外本篇章所述及的爆炸多屬於燃燒爆炸，而非單純的壓力爆炸。

          2.壓力爆炸就屬於較為廣泛的爆炸，不見得是因有熱能而產生的，只要有一定程度的內外壓力不同，就有可能導致容器的爆炸。

二、依物質性質之爆炸分類

    (一) 概論

          爆炸又可分為物理性爆炸以及化學性爆炸，若同時或順序發生物理及化學性爆炸，則稱為物理化學性爆炸。

    (二) 具體分類

          1.物理性爆炸：是指爆炸之初是因為壓力變化，造成物質型態 （固、液、氣態）有所改變，影響到物質的體積因而各個原子擠壓、碰撞造成爆炸，通常不帶有光與熱，也不伴隨著燃燒，例如：輪胎因胎壓不穩爆炸、水蒸氣爆炸、突沸。

※ 補充說明

          2.化學性爆炸：物質因化學反應發生熱能散發與壓力波，而爆炸之初帶有燃燒產生，例如：可燃性蒸氣爆炸、霧滴爆炸。

          3.物理化學性爆炸：

             若物理和化學性爆炸性質兼具而同時或先後發生物理性爆炸、化學性爆炸，則為物理化學性爆炸，例如：液化氣體因某種因素造成壓力低於其臨界壓力或溫度升高至其臨界溫度以上時，由於無法維持液體狀態而急速蒸發體積膨脹造成沸騰液體膨脹蒸氣爆炸（Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion，BLEVE），這是物理性爆炸部分；如果此種蒸氣具有可燃性，接觸外部之著火源後，產生燃燒爆炸，這是化學性爆炸部分，兩部分緊接著發生，因之稱為物理化學性爆炸。

※ 補充說明

物理性爆炸與化學性爆炸之主要差異

三、依爆炸時物質之相態

     由爆炸時物質之相態，爆炸可分為「氣體爆炸」、「液體爆炸」、「固體爆炸」。

    (一) 氣體爆炸

          1.混合氣體爆炸：一定比率之可燃性氣體與助燃性氣體之混合狀態，由於一遇火源就會著火，一系列燃燒反應引起燃燒爆炸。

          2.分解爆炸：氣體分子本身組合之分子即為可燃或是易於反應之分子，於分解時，分解反應本身產生之熱，可與分解出之分子相互作用，引起爆炸。常見易分解爆炸的物質，例如：乙炔（C₂H₂）、乙烯（C₂H₄）、環氧乙烷（C₂H₄O）、聯胺 （N₂H₄）、氧化氮（NO_x）。

     ※ 補充說明

     乙炔（C₂H₂）之常考重點

     乙炔（C₂H₂）高壓下，乙炔容易產生聚合反應，而最小起爆能量與乙炔之壓力成反比，也就是說壓力越高，最小起爆能量越小，更容易爆炸。也因為乙炔容易分解爆炸之情況下，為了防止爆炸，常以其他氣體稀釋，使乙炔濃度降低，如：工廠使用之乙炔鋼瓶，以高壓使乙炔溶於丙酮（多孔性質）之中，防止其分解爆炸。

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