Chemie

Verbrennung - Explosionen

Explosionen

Der Übergang von der Verbrennung zur Explosion wird durch eine Beschleunigung der Reaktion verursacht, die entweder durch einen Temperaturanstieg oder durch zunehmende Längen der Reaktionskette induziert wird. Die erste heißt thermische Explosion und die zweite heißt Kettenexplosion.

Illustration für entmystifizierte "spontane menschliche Verbrennung".
Britannica entmystifiziert
Ist spontane menschliche Verbrennung real?
Einige der bekanntesten Autoren haben darüber geschrieben. Aber verschwindet tatsächlich jemand in einer Rauchwolke?

Thermische Explosionen

Die Theorie der thermischen Explosion basiert auf der Idee, dass die fortschreitende Erwärmung die Geschwindigkeit erhöht, mit der Wärme durch die Reaktion freigesetzt wird, bis sie die Geschwindigkeit des Wärmeverlusts aus dem Bereich überschreitet. Bei einer gegebenen Zusammensetzung des Gemisches und einem gegebenen Druck tritt eine Explosion bei einer bestimmten Zündtemperatur auf, die aus den Berechnungen des Wärmeverlusts und des Wärmegewinns bestimmt werden kann.

Die thermische Explosion Theorie macht Temperaturanstieg und Treibstoffverbrauch während der Induktionsperiode. Bei ausreichend hohen Verbrauchsraten tritt die Explosion nicht auf.

Kettenverzweigungsreaktionen

Aus der Theorie der verzweigtkettigen Reaktionen folgt, dass die Zündung oder Explosion ohne Temperaturanstieg begrenzt ist. In diesem Fall heißt das aEine Kettenexplosion tritt auf, wenn die Wahrscheinlichkeiten der Kettenverzweigung und des Abbruchs gleich sind. Normalerweise sind Explosionen jedoch kettenthermischer Natur (dh sowohl die Wärmeakkumulation als auch die automatische Beschleunigung der Kette tragen zur Explosion bei).

Detonation

Die fortschreitende Beschleunigung der Reaktion, die durch das Fortschreiten des Flammenfrontbereichs mit Überschallgeschwindigkeit und durch den Übergang von laminarer zu turbulenter Strömung verursacht wird, führt zu aSchockwelle . Der Temperaturanstieg aufgrund der Kompression in der Stoßwelle führt zur Selbstentzündung des Gemisches und zur Detonation. Der Stoßwellen-Verbrennungszonen-Komplex bildet die Detonationswelle. Die Detonation unterscheidet sich von der normalen Verbrennung durch ihren Zündmechanismus und durch die Überschallgeschwindigkeit von 2 bis 5 km / h für Gase und 8 bis 9 km / s für feste und flüssige Sprengstoffe .

Eine Detonation ist unmöglich, wenn der Energieverlust aus der Reaktionszone einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Die für hochexplosive Stoffe beobachteten Detonationsgrenzen hängen letztendlich auch von Faktoren ab, die für die chemische Reaktionsgeschwindigkeit verantwortlich sind : zum Beispiel der Ladung und dem Durchmesser des Korns.