Verbrennung (Brennen) ist ein Prozess, bei dem Energie freigesetzt wird. Deflagration und Detonation sind zwei Möglichkeiten, wie Energie freigesetzt werden kann. Wenn die Verbrennungsprozess breitet sich mit Unterschallgeschwindigkeit (langsamer als die Schallgeschwindigkeit) nach außen aus, es ist eine Verpuffung. Wenn sich die Explosion mit Überschallgeschwindigkeit (schneller als die Schallgeschwindigkeit) nach außen bewegt, ist dies eine Detonation.
Während die Deflagrationswirkung darin besteht, die Luft davor zu drücken, explodieren Objekte nicht, da die Verbrennungsrate relativ langsam ist. Da die Detonation so schnell erfolgt, führen Detonationen dazu, dass Objekte auf ihrem Weg zerbrochen oder pulverisiert werden.
Verpuffung
Die Definition der Deflagration nach dem "Collins Englisch Wörterbuch"ist" ein Feuer, bei dem sich eine Flamme schnell, aber mit Unterschallgeschwindigkeit, durch ein Gas bewegt. Deflagration ist eine Explosion, bei der die Brenngeschwindigkeit niedriger ist als die Schallgeschwindigkeit in der Umgebung. "
Alltagsfeuer und die meisten kontrollierten Explosionen sind Beispiele für Verpuffung. Die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit beträgt weniger als 100 Meter pro Sekunde (normalerweise viel niedriger) und der Überdruck weniger als 0,5 bar. Da es steuerbar ist, kann die Deflagration für die Arbeit genutzt werden. Beispiele für Deflagrationen sind:
- Verbrennungsmotor (wird in jedem Fahrzeug verwendet, das fossile Brennstoffe wie Benzin, Öl oder Diesel verwendet)
- Gasherd (mit Erdgas betrieben)
- Feuerwerk und andere Pyrotechnik
- Schießpulver in einer Schusswaffe
Die Deflagration brennt radial nach außen und erfordert die Ausbreitung von Kraftstoff. So beginnt beispielsweise ein Lauffeuer mit einem einzelnen Funken und dehnt sich dann kreisförmig aus, wenn Kraftstoff verfügbar ist. Wenn kein Kraftstoff vorhanden ist, brennt das Feuer einfach aus. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Verpuffung bewegt, hängt von der Qualität des verfügbaren Kraftstoffs ab.
Detonation
Das Wort "Detonation" bedeutet "donnern" oder explodieren. Wenn eine Zersetzungsreaktion oder Kombinationsreaktion in sehr kurzer Zeit viel Energie freisetzt, kann eine Explosion auftreten. Eine Detonation ist eine dramatische, oft zerstörerische Form einer Explosion. Es zeichnet sich durch eine exotherme Überschallfront (über 100 m / s bis 2000 m / s) und einen signifikanten Überdruck (bis 20 bar) aus. Die Front treibt eine Stoßwelle voran.
Obwohl es sich technisch gesehen um eine Form der Oxidationsreaktion handelt, erfordert eine Detonation keine Kombination mit Sauerstoff. Instabile Moleküle setzen beträchtliche Energie frei, wenn sie sich teilen und in neue Formen rekombinieren. Beispiele für Chemikalien, die Detonationen erzeugen, sind hochexplosive Sprengstoffe wie:
- TNT (Trinitrotoluol)
- Nitroglycerin
- Dynamit
- Pikrinsäure
- C4
Detonationen können natürlich in explosiven Waffen wie Atombomben eingesetzt werden. Sie werden auch (viel kontrollierter) im Bergbau, im Straßenbau und bei der Zerstörung von Gebäuden oder Bauwerken eingesetzt.
Deflagration zum Detonationsübergang
In einigen Situationen kann sich eine Unterschallflamme in eine Überschallflamme beschleunigen. Diese Deflagration zur Detonation ist schwer vorherzusagen, tritt jedoch am häufigsten auf, wenn Wirbelströme oder andere Turbulenzen in den Flammen vorhanden sind. Dies kann passieren, wenn das Feuer teilweise begrenzt oder behindert ist. Solche Ereignisse ereigneten sich an Industriestandorten, an denen extrem brennbare Gase austraten und bei gewöhnlichen Deflagrationsbränden auf explosive Materialien stoßen.