爆燃和爆轰

燃烧反应能够自加速。化学反应的加速有两种途径：活性粒子的大幅增加和放热链式反应。活性粒子，如自由基，可通过提高温度使分子离解形成。产生的活性粒子越多，粒子间的碰撞越多，从而加速整个反应。当一个反应生成比反应前更多的活性粒子，链式反应发生支链化。然而，活性粒子由于不可避免的碰撞会发生失活。链支化和链终止同时发生。当链支化速率比链终止速率大时，反应将加速且成为爆炸的一个条件。如果反应释放的热大于热损失，可能发生热爆炸。由于失活的粒子不需要活化能，因此，温度对链支化速率的影响远超过对链终止速率的影响。考虑活性中心反应速率、链支化和链终止速率，便能够找到临界温度（低于此温度，爆炸是不可能发生的）。

在反应开始的诱导期，系统产生活性粒子。诱导期后，活性粒子的数目不受限制地增加。从此时起，爆燃可能发展为爆轰（DDT）。

爆燃是放热的化学反应，以亚声速进行。爆轰是超声速的爆轰波。爆燃可由较小能量（例如火花）引发，爆轰则是冲击波撞击炸药引起的。引起爆轰则需要巨大能量的快速释放。然而，通常是爆燃转为爆轰（爆轰不能转爆燃）。爆燃转爆轰与其潜在的破坏性有关。实验观察表明，不受约束的火焰传播很少出现爆燃转爆轰。当火焰传播受墙壁或其他空间约束时，将增大爆燃转爆轰的可能性。对于没有约束的燃烧，气态反应产物的压力可能形成小型的冲击波，未燃物质未加压时能够自由扩散。随着燃烧系统受到更多的约束，例如在管道内，气态产物膨胀引起的冲击波从壁上反射，然后形成湍流和扰动。这些反射、湍流和扰动都能增加火焰速度。在未反应材料中可自加速的火焰与气态产物相互作用如同活塞在精细系统中那样，可以产生压力和冲击波。这使自加速呈指数增加，直到小规模的爆炸发展为爆轰。冲击波强度必须足够大，使系统温度达到1 500 K从而引发反应。对于C-J爆轰模型，马赫数为6/7时将产生冲击波；当反应波速接近当地声速时发生爆燃转爆轰。实验证明，变为爆轰前会短暂地出现郁金香形或上升形火焰。爆燃转爆轰发生后，反应以自维持爆轰形式通过未反应材料。

【注释】

[1]1 kcal＝4.182 kJ。