Explosions at Miramar Airshow.jpgnabwurf aus Flugzeug]] Nagasakibomb.jpgnexplosion]] Eine Explosion ist eine Oxidations- oder Zerfallsreaktion mit plötzlichem Anstieg der Temperatur und des Druckes. Dabei kommt es zu einer plötzlichen Volumenausdehnung von Gasen und der Freisetzung von großen Energiemengen auf kleinem Raum, zum Beispiel durch Sprengstoffe, explosionsfähige Atmosphäre oder aufgestaute Gase etwa in Vulkanen. Die plötzliche Volumenerweiterung verursacht eine Druckwelle, die bei einer idealen (von einer Punktquelle ausgehenden) Explosion durch das Modell der Detonationswelle beschrieben werden kann.

Disambig.svg Der Begriff Explosion wird gelegentlich auch bildlich für eine rapide Zunahme einer beliebigen Größe (z.B. Population, Kosten) verwendet.

Unterscheidungen

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Explosionstypen

Man unterscheidet zwei Typen von Explosionen: Wärmeexplosionen und Kettenverzweigungsexplosionen.

• Wärmeexplosionen entstehen, wenn die Reaktionsenthalpie nicht schnell genug abgeführt werden kann und damit die Temperatur des Systems ansteigt. Der Temperaturanstieg führt zu einem Anstieg der Reaktionsgeschwindigkeit und damit zu noch größerer Wärmefreisetzung und schließlich zur Explosion. (Theorien von Semenov, Frank-Kamenitzkii und Thomas).
• Kettenverzweigungsexplosionen entstehen bei radikalischen Reaktionen, wie der Knallgasreaktion. In einem bestimmten Temperatur- und Druckbereich finden mehr Kettenverzweigungen als Kettenabbruchreaktionen (durch Rekombination der Radikale) statt, so dass die Anzahl der Radikale und damit die freigesetzte Reaktionsenthalpie schnell ansteigt und zur Explosion führt.

Diese Typen unterscheiden sich in der Art der Energie freisetzenden chemischen Reaktion. In beiden Fällen ist jedoch der thermodynamische Vorgang derselbe: Die freigesetzte Energie führt zu rapider Temperatur- und Drucksteigerung sowie Volumenausdehnung, die das umgebende Material auseinander sprengt.

Schließlich gibt es noch Explosionen, bei denen gar keine chemische oder nukleare Reaktion stattfindet, sondern lediglich ein zunehmender Druck in einer festen Hülle (z. B. gasreiches Magma in einem Vulkan oder Dampfexplosionen) diese zum Bersten bringt.

Makroskopisch

Feuerwerk Ruhrort 4.jpg Explosion]] Eine weitere Unterscheidung wird makroskopisch getroffen:

• Deflagration (z.B. Verpuffungen), bei der die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flamm- oder Reaktionsfront langsamer als die Schallgeschwindigkeit des jeweiligen Mediums (Sprengstoff) ist und sich die Abgasschwaden entgegen der Ausbreitungsrichtung bewegen.
• Detonation, die sich mit Überschallgeschwindigkeit ausbreitet und bei der sich die Abgasschwaden in der Ausbreitungsrichtung bewegen.

Wirkrichtung

Die Gegenrichtung zur Explosion ist die Implosion; hier expandiert das reaktive Medium nicht, sondern kontrahiert. Da die zur Implosion führende mechanische Arbeit über den Druck von der umgebenden Atmosphäre geleistet und nicht von einem Sprengkörper freigesetzt wird, ist der Energiebetrag, im Gegensatz zu dem einer Explosion, durch das implodierende Volumen und durch die Umgebungsbedingungen begrenzt.

Vorkommen

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Explosionen kommen in der Natur als exotherme Reaktion häufig vor. Oft sind Explosionen zerstörerisch, man kann die Energie einer Explosion aber auch in der Sprengtechnik mit einer Sprengung verwenden.

Beim Entzünden des Treibstoffes in Verbrennungsmotoren spricht man von einer Verbrennung und nicht von einer Explosion, da aufgrund der geringen Brenngeschwindigkeit die charakteristischen Eigenschaften einer Explosion nicht in Erscheinung treten.

siehe auch: Explosionsgrenze, Explosionsschutz, Flammendurchschlagsicherung

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