爆炸

在较短时间和较小空间内，能量从一种形式向另一种或几种形式转化并伴有强烈机械效应的过程。普通炸药爆炸是化学能向机械能的转化；核爆炸是原子核反应的能量向机械能的转化；高速碰撞是一种形式的机械能(动能)向另一种形式的机械能(如变形势能)和热能的转化；电爆炸是电能向机械能的转化。由于这种能量转化过程发生在较小的空间和很短的时间内，所以功率和功率密度都很大。通常以黄色炸药TNT的当量来衡量爆炸的威力，每千克 TNT的能量取为1000千卡(1千卡=4186.8焦耳)。在装药密度为1.65克／厘米和球形药包中心起爆的条件下，全部起爆的时间约为7.4微秒，达到的爆压为1.7×10帕，功率为5.65×10千瓦，功率密度为9.32×10千瓦／厘米。与常规发电站或核发电站相比，爆炸的功率和功率密度是非常大的。当前最大的汽轮发电机组每台功率不超过10千瓦，而体积却比1千克炸药大很多。核爆炸的功率和功率密度比炸药又要高出几个数量级。这样高的功率和功率密度必然表现为突然出现的高压，在周围的介质(空气、水或各种固体)中产生很强的冲击波(即激波)，使介质产生大的变形，甚至发生严重的破坏。

爆炸现象广泛地存在于自然界。中国在公元1054年观察到的天空中的闪光现象是人类第一次有记录的星体爆炸，它是一起超新星爆发事件，爆发过程中所抛射的气体就是现在所看到的蟹状星云。雷电是大气中常见的爆炸现象。流星体以每秒几十公里的速度撞击星球的表面以及火山爆发等都是自然界的爆炸现象。人类发现并制造出可爆炸的物质，在战争与和平建设中加以利用，是从中国人制造黑火药开始的，时间不迟于8世纪末。这种火药是一种含有硫、硝和木炭的原始火药。到13世纪发展成只含硝、硫、炭三种成分的近代黑火药，它是近代火药和推进剂的前驱。A.B.诺贝尔在19世纪60年代发明的猛炸药和雷管则是近代炸药的前驱。1945年美国新墨西哥州的原子弹爆炸开辟了爆炸的一个新纪元。

黑火药和猛炸药的爆炸都来自化学反应。这种化学反应以两种方式进行，一种称为爆燃，其反应传播速度远小于声速，且受周围条件的影响，反应面上的密度比反应前小，质点速度方向与传播速度方向相反。黑火药的爆炸一般以这种方式进行。另一种称为爆轰，其反应传播速度大于声速，速度固定，不受外部条件的影响，反应面上的密度比反应前大，质点速度方向与传播速度方向相同。猛炸药的爆炸通常以这种方式进行。

按初始能量的形式，爆炸类型如下表所示：

爆炸所产生的高温、高压、高速、强磁场等为科学实验提供非寻常的条件。研究爆炸有利于发现新现象，促进新技术。研究与爆炸有关的力学现象的学科称为爆炸力学。

参考书目 M.A.Cook，The Science of High Explosives，Reinhold Pub.Co.，New York，1958. I.I.Glass，Shock Wave and Man，Toronto InstituteforAerospace Studies，Toronto，1974.