爆炸

爆炸 (Explosion)
臺北市立第一女子高級中學三年級林欣怡/臺北市立第一女子高級中學化學科周芳妃老師修改/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

爆炸是某一物質發生迅速的物理或化學反應時，一種能量迅速釋放的現象，通常伴隨有放熱、發光和聲響的效應。當燃燒進行地非常劇烈時，周圍的空氣或反應所生的氣體都因熱而急速膨脹，如此一來，就會形成極大的壓力，擠壓周圍環境或空氣，產生壓力的釋放。這種類型的爆炸與燃燒本質上是一樣的，只是反應速率的不同。

爆炸極限 (Explosive limit)

爆炸極限可以分為爆炸下限LEL(Lower Explosive Limit) 和爆炸上限UEL (Upper Explosive Limit)。通常以氣體、蒸氣或粉塵在空氣中所佔百分比表示。若上述分子間在空氣中的濃度低於LEL，則因為距離太遠不易傳導能量，不容易發生爆炸；若濃度高於UEL，空氣中的氧氣則嫌不足，也不容易發生燃燒或爆炸。若是氣體或蒸氣或可燃性粉塵在空氣中濃度界於兩者間，則在密閉空間中或某些特殊條件下則可能引起爆炸。爆炸下限愈低，或爆炸範圍愈大，則危險性愈高。

雖然有些氣體燃料極易燃燒，但和空氣混合卻不一定遇火就會爆炸。爆炸的基本要件是氣體燃料與空氣混合的比例需適當，而這種能夠引起爆炸的濃度範圍，就是所謂的爆炸範圍。以下列舉幾例，像是氫氣及乙炔的爆炸範圍很大，爆炸的危險性很高。

表一  氣體的「可燃或爆炸」極限

註釋：

最低爆炸下限LEL：有點火源存在下，可燃氣體產生閃燃的最低濃度。
最高爆炸上限LEL：有點火源存在下，可燃氣體產生閃燃的最高濃度。

塵爆，就是粉末或灰塵等非常細微之物。通常引起塵爆的可能有麵粉、煤塵、木屑、塑膠粉末甚至一些農業用肥料以及花粉等等，這些粉塵體積細小，表面面積大，對於燃燒十分敏感，在運輸過程中特別容易發生塵爆。運輸時，由於內部的靜電引起火花，並藉由摩擦力生成的熱著火導致爆炸發生，而每一種粉塵產生爆炸的條件有各自的濃度範圍，也就是爆炸範圍。

臺灣相較於歐美而言較為高溫多雨、環境潮濕，反而不易歐美產生塵爆。因為天氣潮濕時，粉塵不容易揚起，靜電也較不容易產生。想要預防塵爆，就必須定期在作業場所清除粉塵，並且可以藉由灑水控制溼度，作業場所維持通風散熱並清除可能的火源，定期檢查空氣中粉塵濃度以降低塵爆發生機率。

爆炸應用

黑火藥是用硫磺粉和木炭粉（主要提供碳）以及硝酸鉀（主要提供氧氣）按照「一硝二磺三木炭」的比例（硝酸鉀75 %、硫磺10 %、木炭15 %）混合而製成的。黑火藥著火時，發生化學反應2 KNO₃ + S + 3 C → K₂S + N₂ + 3 CO₂ ，燃燒時冒白煙。

黑火藥的威力比起現代許多武器而言不算大，古代中國以及阿拉伯和歐洲都曾用它作為砲彈的火藥，也曾用來採礦及開路。但隨著多種炸藥的發明，黑火藥也漸漸被取代，目前多作為和平用途，像是節慶上所使用的煙火，就是利用具有可燃性的碳粉或硫粉以及黑火藥的混合物所製成的現象。

事實上，製作火藥的最大問題就是它的威力不能太大，否則爆炸所產生的能量不僅能使砲彈飛出，可能也將大砲本身摧毀，因此砲彈用的火藥，燃燒速率不快，也不適合用高性能火藥來做發射藥。生產能夠承受火藥爆炸力的炮管是古代中國所需克服的難題。

爆炸並非只帶來壞處。利用爆炸時產生的壓力，可以把硬的金屬壓製成我們所需的形狀。只要在火藥周圍充滿水，然後在水外側放金屬板，金屬板外側放所需形狀的模型，等火藥爆炸後，水壓會將金屬板壓入模型內，如此一來便使金屬成型了。

參考資料
1. 牛頓科學研習百科
2. http://encyclopedia.thefreedictionary.com/explosion
3. http://www2.wunan.com.tw/download/preview/2c85.pdf
4. http://encyclopedia.thefreedictionary.c … sive+limit
5. http://zh.wikipedia.org/w/index.php?tit … iant=zh-tw