Eksplozija

Eksplozija je hitra in silovita sprostitev energije zaradi hitrega zvišanja tlaka in temperature, kar ima za posledico rušilno delovanje na okolico. Da pride do eksplozije, morata biti izpolnjena vsaj dva pogoja.
Hlapi vnetljivih tekočin, plin ali gorljiv prah morajo biti pomešani z zrakom v določenem razmerju (glej tudi implozija).
Hitrost udarnih valov ločimo na dve vrsti:

deflagracija povzroči udarne valove, ki imajo hitrost nižjo od hitrosti zvoka.
detonacija povzroči udarne valove z nadzvočno hitrostjo.

Pri tem je treba še poudarit, da je hitrost zvoka v področju eksplozije mnogo višja in sicer nekaj manj kot 1000 m/s. Zato govorimo o deflagracijah takrat, ko se te širijo s hitrostjo pod 1000 m/s in o detonacijah s hitrostjo nad 1500 m/s.

Eksplozijsko območje

Razpon med spodnjo in zgornjo mejo eksplozivnosti imenujemo eksplozivno območje.
Minimalna koncentracija hlapov vnetljivih tekočin in prahu v zraku, pri kateri pod določenimi pogoji zmes lahko povzroči eksplozijo, se imenuje spodnja meja eksplozivnosti. Kadar pa je koncentracija zmesi večja od določene koncentracije, zmes ni več eksplozivna. Ta meja se imenuje zgornja meja eksplozivnosti.

Nastanek eksplozije

Eksplozija nastane, če so hkrati prisotni trije pogoji:

Vir kisika: zrak (21 % kisika)
Vnetljiva snov: vnetljivi plini,prah,aerosoli
Viri vžiga: udar strele, ultrazvok, iskra pri vklopu stikala,statična elektrika,detonator

Vrste eksplozij

Kemična eksplozija

Kemične eksplozije nastanejo kot posledica zelo hitrega gorenja neke snovi, kar ima za posledico velik volumen plinov z visoko temperaturo. Kemična eksplozija je izredno hitro zgorevanje, pri katerem se sproščajo velike količine toplote in nastane velik pritisk. Eksplozivna zmes je toliko nevarnejša in prej eksplodira, če ima nižjo spodnjo mejo eksplozivnosti in če je njen interval širši. Npr: neka vrsta bencina ima eksplozivni interval med 1 - 4 %, kar pomeni, da zmes pod 1 % in nad 4 % ne eksplodira, temveč le zagori. Zmes vodika in zraka pa je eksplozivna v mejah 4,1 % - 74,2 % in je pri 28,6 % vodika najbolj eksplozivna. Še nekaj drugih eksplozivnih kemičnih koncentracij:

Ime	Koncentracija
Aceton	2,5 - 13 %
Eter	1,7 - 36 %
Etilni alkohol	3,5 - 15 %
Žveplov ogljik	1,0 - 60 %
Bencin	2,1 - 4,9 %
Petrolej	2,0 - 3 %
Acetilen	1,5 - 82 %
Amonijak	15 - 28 %
Butan	1,5 - 8,5 %
Propan	2.1 - 9.5 %
Ogljikov monoksid	12,5 - 74 %
Ogljikov monoksid	12,5 - 74 %
Vodik	4,1 - 74,2 %

Najpogostejše umetne eksplozije so prav kemične eksplozije. Običajno vključujejo hitro in nasilno reakcijo oksidacije, ki proizvaja velike količine vročih plinov. Smodnik je bil prvi eksploziv, ki so ga odkrili in se je dal praktično uporabiti. Drugi pomembni razvoj za kemijsko tehnologijo eksplozivov je bil razvoj nitroceluloze leta 1865, ki jo je odkril Frederick Augustus Abel in izum Nobelovega dinamita leta 1866.

Fizikalna eksplozija

Fizikalna eksplozija je dogajanje, ki z gorenjem nima nobene zveze. Eksplozija nastane zaradi širjenja snovi v zaprti posodi, ki ne vzdrži pritiska in se zato razleti. Na primer:

Zaprta posoda, napolnjena z vodo, se lahko ob zamrznitvi razleti.
Ob delovanju zunanjega vira toplote se razleti posoda, v kateri je spravljen plin.

Prašna eksplozija

Glavni članek: Prašna eksplozija.

Prašna eksplozija je hitra kemijska reakcija (oksidacija oz. zgorevanje)med zelo drobnimi prašnimi delci gorljivih trdnih snovi, pomešani z zrakom. Ob mirnem ozračju se prah useda na površine v različno debelih plasteh. Čim drobnejši je prah oziroma čim lažji so njegovi posamezni delci, ki se zadržujejo na površinah ali lebdijo v zraku, tem večja je ob prisotnosti ustreznih količin zraka potencialna nevarnost. Najpomembnejše karakteristične lastnosti za eksplozijo prahu so organska sestava, velikost prašnih delcev in odstotek vlage v ozračju in v delcih. Pri navadnem prahu je spodnja meja eksplozivnosti med 20 in 60 g/m³, zgornja meja pa je med 2000 do 6000 g/m³. Kadar prašni oblak zagori, se plamen razširi na vse površine v enakem obsegu, tako kot se to dogaja pri plinskih zmeseh. Do prašne eksplozije pride najpogosteje pri naslednjih organskih snoveh: pri moki, bombažnem prahu, sladkorju v prahu, škrobu, lesenem in premogovem prahu idr. Pri anorganskih snoveh pa pri prahu aluminija, cinka, žvepla, umetnih gnojil, barvil, idr.

Naravna eksplozija

Eksplozija se lahko pojavi tudi v naravi. Večina naravnih eksplozij izhaja iz vulkanskih procesov različnih vrst. Eksplozivni vulkanski izbruhi se pojavijo, ko magma v ogromnih podzemeljskih kotlih, polnih plinov, pod velikim pritiskom prebije zemeljsko skorjo. Eksplozije se pogosto pojavljajo med gozdnimi požari v evkaliptusovih gozdovih in grmovjih, kjer olje hlapi in se nenadoma vžge. Eksplozije se lahko pojavijo tudi zunaj Zemlje v vesolju, kot je eksplozija zvezde ali trk večjih meteorjev ob planete.

Vulkanska eksplozija
Vukanska erupcija

Parna eksplozija

Parna eksplozija nastane, če vroča kapljevina pride v stik s hladno tekočino. Pri stiku vroča kapljevina fragmentira in svojo energijo prenaša na hladno tekočino, ki se hitro uparja. Pri uparjanju pride do naglega povečanja volumna zaradi zmanjšanja tlaka (ekspandiranje). Prav parna eksplozija je bila prva v verigi reakcij, ki so leta 1986 vodile v katastrofalno černobilsko nesrečo.

Jedrska Eksplozija

Jedrska eksplozija nastane zaradi nenadzorovane sprostitve energije med jedrsko reakcijo v procesih cepitve ali zlitja atomskih jeder - fisija in fuzija. Ta princip jedrske eksplozije se uporablja za izdelavo jedrskega orožja. To je sicer orožje male kapacitete, a neprimerno močnejše od največjih konvencionalnih eksplozivov, ki so na voljo. Z eno jedrsko bombo je mogoče uničiti celotno mesto (10kt).

Jedrska eksplozija na Pacifikom
Način detonacije Vodikove bombe

Astronomska eksplozija

Med največje znane eksplozije v vesolju, spada supernova, ki izhajaja iz eksplozije zvezd in pok gama žarkov. Solarne eksplozije, so podobne eksploziji na Soncu in verjetno tudi na drugih zvezdah. Vir energije za solarne eksplozije prihaja iz prepredenih linij magnetnega polja, ki izhajajo iz plazme, ki so posledica vrtenja Sonca. Do drugih vrst velikih astronomskih eksplozij pride, ko meteorit ali asteroid pade na površino drugih planetov.

Eksplozija zvezde
Eksplozija zvezde animacija

Eksplozija pri notranjem zgorevanju motorja

Pri motorju z notranjim zgorevanjem se uporablja nadzorovana eksplozija za pogon glavne motorske gredi preko sklopke, menjalnika in diferenciala na pogonska kolesa. Moč motorja pa uravnavamo s stopalko za plin, to pomeni, da bolj, ko pritisnemo na plin, več goriva in zraka pride v zgorevalni prostor, kjer tvorita pri vžigu svečke pod visokim pritiskom, kompresijo (cca. 9 barov), eksplozijo. Vse skupaj pa uravnava motorska elektronika, ki nadzoruje vse parametre in delovanje motorja.

Električna eksplozija

Električno eksplozijo lahko povzročijo napake na visokonapetostnih napravah, tako da tvorijo električni oblok, ki hitro upari kovine in izolacijske materiale. Električno eksplozijo si lahko ogledate na videu: http://www.genspot.com/video-11865/elektricna-eksplozija-med-intervjujem.aspx Arhivirano 2012-01-09 na Wayback Machine.

Magnetna eksplozija

Magnetno eksplozijo lahko povzroči premočan magnetni pritisk v ultramočnem magnetnem polju. Magnetna eksplozija v vesolju je vidna kot večbarvni sij nad severnim ali južnim polom zemlje. Magnetna eksplozija je povezana s Sončevim vetrom, ki širi delce nabite z električnim nabojem od sonca v vesolje. Ko se tak val Sončevega vetra približa Zemlji, ki ima zelo močno magnetno polje, ki je še bolj koncentrirano nad severnim in južnem polu, se delci nabiti z električnim potencialom uredijo v magnetnem polju, kar povzroči, da se magnetna energija spremeni v toplotno in kinetično energijo nabitih delcev. Ti delci potujejo kot Sončev veter. Tako se delci začnejo zelo hitro premikati skozi zgornje plasti ozračja, kar je vidno kot solarni sij.

Delitev hitrosti reakcij pri eksplozivih

Deflagracija ali zgorevanje s hitrostmi od nekaj 100 pa do 1000 metrov v sekundi
Eksplozija ali zgorevanje s hitrostmi od 1000 pa do 5000 metrov v sekundi
Detonacija ali zgorevanje s hitrostmi od 5000 pa do 9000 metrov v sekundi

Fragmentacija

Fragmentacija je kopičenje in projekcija delcev, ki so posledica visoke detonacije eksploziva. Fragmenti so lahko bili del strukture, kot revija. Lahko so del eksplozivnih sredstev, kot telo izstrelka ali telo bombe. Z visoko hitrostjo lahko malo delci potujejo sto ali tisoč metrov z dovolj energije, da poškodujejo ali ubijejo osebo in poškodujejo vozila ali strukture.

Sila

Eksplozivna sila se sprosti v smeri pravokotno na površino eksploziva. Če je površina rezana ali oblikovana, se lahko eksplozivne sile osredotočijo na proizvodnjo večjega lokalnega učinka.

Ocenjevanje eksplozijske in požarne nevarnosti

Pomembni kriteriji, po katerih ocenjujemo eksplozijske in požarne nevarnosti vnetljivih tekočin, so: Plamenišče, Temperatura vžiga, Koncentracija vnetljive snovi. Glej tabelo Wikipedija:WikiProjekt Nevarne snovi/Oblika.

Protieksplozijska zaščita

Nevarnost eksplozije najlažje ocenimo in zmanjšamo z upoštevanjem predpisov, standardov in priporočil o protieksplozijski zaščiti. Zaščitne ukrepe delimo na: Preventivna protieksplozijska zaščita, ki preprečuje nastanek eksplozije.(izločevanje virov vžiga eksplozivne atmosfere, preprečevenje nastanka ali zmanjšanje količine eksplozivne atmosfere). Konstrukcijska protieksplozijska zaščita, ki preprečuje nevarne učinke eksplozije. Ukrepe za protieksplozijsko zaščito mora izvajati oseba, ki je ustrezno usposobljena, ki dobro pozna zahteve zadevnih standardov in razume protieksplozijsko zaščito.

Večje eksplozije

Kemične eksplozije:

Nanaimo eksplozija rudnika 1887
Eksplozija v Halifaxu 1917
Bitka za Messines 1917
Oppau eksplozija, Ludwigshafen, Nemčija 1921
Eksplozija v pristanišču Bombay 1944
Eksplozija v pristanišču Chicago 1944
Eksplozija skladisca orozja RAF 1944
Eksplozija v Texas Cityu 1947
Nesreča Nadelin 1960
Eksplozija sovjetske rakete N1 1969
Eskcplozija pri Flixboroughu 1974
PEPCON nesreča, Henderson, Nevada 1988
Ryongchon nesreča 2004
Požar pri rafineriji Hertfordshire 2005
Eksplozija v Albaniji, Gerdec 2008
Požar v rafineriji Catano 2009
Nesreča v rudniku Uljanovska

Eksplozije jedrskih poskusov:

poskus Trinity (prva jedrska eksplozija)
Castle Bravo
Carska bomba

Uporaba v vojni:

Atomsko bombardiranje Hirošime in Nagasakija (1945)

Eksplozije vulkanov:

Santorini
Krakatoa
Gora Svete Helene
Gora Tambora
Gora Pinatubo
Park Yellowstone Caldera
Vezuv

Glej tudi

Viri

Gasilski priročnik -Gasilske zveze Slovenije
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/1160495?ck=nck

Wikimedijina zbirka ponuja več predstavnostnega gradiva o temi: Eksplozija