Una explosión es una rápida expansión en volumen de una cantidad dada de materia asociada con una liberación extrema de energía hacia el exterior , generalmente con la generación de altas temperaturas y liberación de gases a alta presión . Las explosiones también pueden generarse por una expansión más lenta que normalmente no sería contundente, pero a la que no se le permite expandirse, de modo que cuando lo que contiene la expansión se rompe por la presión que se acumula a medida que la materia del interior intenta expandirse, la materia se expande con fuerza. Un ejemplo de esto es una erupción volcánica creada por la expansión del magma en una cámara de magma a medida que sube a la superficie. Las explosiones supersónicas creadas por explosivos de alta potencia se conocen como detonaciones y viajan a través de ondas de choque . Las explosiones subsónicas son creadas por explosivos de baja potencia a través de un proceso de combustión más lento conocido como deflagración .
Para que se produzca una explosión, debe haber una rápida y fuerte expansión de la materia. Hay numerosas formas en que esto puede suceder, tanto de forma natural como artificial, como las erupciones volcánicas o dos objetos que chocan entre sí a velocidades muy altas, como en un evento de impacto . Las erupciones volcánicas explosivas ocurren cuando el magma se eleva desde abajo, tiene gas disuelto en él. La reducción de la presión a medida que el magma se eleva hace que el gas burbujee fuera de la solución, lo que resulta en un rápido aumento de volumen, sin embargo, el tamaño de la cámara de magma permanece igual. Esto da como resultado una acumulación de presión que finalmente conduce a una erupción explosiva. Las explosiones también pueden ocurrir fuera de la Tierra en el universo en eventos como supernovas o, más comúnmente, llamaradas estelares. Los humanos también pueden crear explosiones mediante el uso de explosivos , o mediante fisión o fusión nuclear , como en un arma nuclear . Las explosiones ocurren con frecuencia durante los incendios forestales en los bosques de eucaliptos donde los aceites volátiles en las copas de los árboles se queman repentinamente. [1]
Entre las explosiones más grandes conocidas en el universo se encuentran las supernovas , que ocurren después del final de la vida de algunos tipos de estrellas . Las erupciones solares son un ejemplo de explosiones comunes, mucho menos energéticas, en el Sol, y presumiblemente también en la mayoría de las otras estrellas. La fuente de energía para la actividad de las erupciones solares proviene del enredo de las líneas del campo magnético resultante de la rotación del plasma conductor del Sol. Otro tipo de gran explosión astronómica ocurre cuando un meteoroide o un asteroide impacta la superficie de otro objeto, o explota en su atmósfera , como un planeta. Esto ocurre porque los dos objetos se mueven a una velocidad muy alta uno respecto del otro (un mínimo de 11,2 kilómetros por segundo (7,0 mi/s) para un cuerpo que impacta con la Tierra [3] ). Por ejemplo, se cree que el evento de Tunguska de 1908 fue resultado de una explosión de aire de meteorito . [4]
Las fusiones de agujeros negros , que probablemente involucran sistemas binarios de agujeros negros , son capaces de irradiar muchas masas solares de energía al universo en una fracción de segundo, en forma de onda gravitacional . Esto es capaz de transmitir energía ordinaria y fuerzas destructivas a objetos cercanos, pero en la inmensidad del espacio, los objetos cercanos son raros. [5] La onda gravitacional observada el 21 de mayo de 2019, conocida como GW190521 , produjo una señal de fusión de aproximadamente 100 ms de duración, tiempo durante el cual se estima que irradió nueve masas solares en forma de energía gravitacional.
Los explosivos artificiales más comunes son los explosivos químicos, que suelen implicar una reacción de oxidación rápida y violenta que produce grandes cantidades de gas caliente. La pólvora fue el primer explosivo que se inventó y se utilizó. Otros avances notables en la tecnología de los explosivos químicos fueron el desarrollo de la nitrocelulosa por parte de Frederick Augustus Abel en 1865 y la invención de la dinamita por parte de Alfred Nobel en 1866. Las explosiones químicas (tanto intencionales como accidentales) suelen iniciarse por una chispa eléctrica o una llama en presencia de oxígeno. Pueden producirse explosiones accidentales en tanques de combustible, motores de cohetes, etc.
Una falla eléctrica de alta corriente puede crear una "explosión eléctrica" al formar un arco eléctrico de alta energía que vaporiza rápidamente el metal y el material aislante. Este peligro de arco eléctrico es un peligro para las personas que trabajan en tableros de distribución energizados. La presión magnética excesiva dentro de un electroimán ultrafuerte puede causar una explosión magnética .
Se trata de un proceso estrictamente físico, a diferencia de uno químico o nuclear; por ejemplo, la explosión de un recipiente sellado o parcialmente sellado bajo presión interna suele denominarse explosión. Algunos ejemplos son una caldera sobrecalentada o una simple lata de frijoles arrojada al fuego.
Las explosiones de vapor en expansión de líquido en ebullición son un tipo de explosión mecánica que puede ocurrir cuando se rompe un recipiente que contiene un líquido presurizado, lo que provoca un aumento rápido del volumen a medida que el líquido se evapora. Tenga en cuenta que el contenido del recipiente puede provocar una explosión química posterior, cuyos efectos pueden ser mucho más graves, como un tanque de propano en medio de un incendio. En tal caso, a los efectos de la explosión mecánica cuando el tanque falla se suman los efectos de la explosión resultante del propano liberado (inicialmente líquido y luego casi instantáneamente gaseoso) en presencia de una fuente de ignición. Por este motivo, los trabajadores de emergencia a menudo diferencian entre los dos eventos.
Además de las explosiones nucleares estelares , un arma nuclear es un tipo de arma explosiva que obtiene su fuerza destructiva de la fisión nuclear o de una combinación de fisión y fusión. Como resultado, incluso un arma nuclear con un pequeño rendimiento es significativamente más poderosa que los explosivos convencionales más grandes disponibles, y una sola arma es capaz de destruir por completo una ciudad entera.
La fuerza explosiva se libera en una dirección perpendicular a la superficie del explosivo. Si una granada está en el aire durante la explosión, la dirección de la explosión será de 360°. Por el contrario, en una carga hueca, las fuerzas explosivas se concentran para producir una explosión local mayor; las cargas huecas se utilizan a menudo en el ejército para abrir brechas en puertas o paredes.
La velocidad de la reacción es lo que distingue una reacción explosiva de una reacción de combustión ordinaria. A menos que la reacción ocurra muy rápidamente, los gases que se expanden térmicamente se disiparán moderadamente en el medio, sin una gran diferencia de presión y sin explosión. Cuando se quema leña en una chimenea, por ejemplo, ciertamente se produce la evolución de calor y la formación de gases, pero ninguno se libera con la suficiente rapidez como para generar una diferencia de presión sustancial repentina y luego causar una explosión. Esto se puede comparar con la diferencia entre la descarga de energía de una batería , que es lenta, y la de un condensador de flash como el de una cámara , que libera su energía de una sola vez.
La generación de calor en grandes cantidades acompaña a la mayoría de las reacciones químicas explosivas. Las excepciones se denominan explosivos entrópicos e incluyen peróxidos orgánicos como el peróxido de acetona . [6] Es la rápida liberación de calor lo que hace que los productos gaseosos de la mayoría de las reacciones explosivas se expandan y generen altas presiones . Esta rápida generación de altas presiones del gas liberado constituye la explosión. La liberación de calor con una rapidez insuficiente no provocará una explosión. Por ejemplo, aunque una unidad de masa de carbón produce cinco veces más calor que una unidad de masa de nitroglicerina , el carbón no se puede utilizar como explosivo (excepto en forma de polvo de carbón ) porque la velocidad a la que produce este calor es bastante lenta. De hecho, una sustancia que se quema menos rápidamente ( es decir, combustión lenta ) puede en realidad desarrollar más calor total que un explosivo que detona rápidamente ( es decir, combustión rápida ). En el primero, la combustión lenta convierte más energía interna ( es decir, potencial químico ) de la sustancia en combustión en calor liberado al entorno, mientras que en el segundo, la combustión rápida ( es decir, detonación ) convierte más energía interna en trabajo sobre el entorno ( es decir, menos energía interna convertida en calor); cf calor y trabajo (termodinámica) son formas equivalentes de energía. Consulte Calor de combustión para un tratamiento más completo de este tema.
Cuando se forma un compuesto químico a partir de sus componentes, el calor puede ser absorbido o liberado. La cantidad de calor absorbido o liberado durante la transformación se llama calor de formación . Los calores de formación de sólidos y gases encontrados en reacciones explosivas se han determinado para una temperatura de 25 °C y presión atmosférica, y normalmente se dan en unidades de kilojulios por gramo-molécula. Un valor positivo indica que se absorbe calor durante la formación del compuesto a partir de sus elementos; dicha reacción se llama reacción endotérmica. En la tecnología de explosivos, solo son de interés los materiales que son exotérmicos (que tienen una liberación neta de calor y tienen un calor de formación negativo). El calor de reacción se mide en condiciones de presión constante o volumen constante. Es este calor de reacción el que puede expresarse adecuadamente como "calor de explosión".
Un explosivo químico es un compuesto o mezcla que, al aplicarle calor o un golpe, se descompone o reorganiza con extrema rapidez, produciendo mucho gas y calor. Muchas sustancias que normalmente no se clasifican como explosivas pueden tener una o incluso dos de estas características.
Una reacción debe poder iniciarse mediante la aplicación de un choque, calor o un catalizador (en el caso de algunas reacciones químicas explosivas) a una pequeña porción de la masa del material explosivo. Un material en el que convivan los tres primeros factores no puede aceptarse como explosivo a menos que se pueda lograr que la reacción se produzca cuando sea necesario.
La fragmentación es la acumulación y proyección de partículas como resultado de la detonación de un explosivo de alta potencia. Los fragmentos pueden tener su origen en: partes de una estructura (como vidrio , trozos de material estructural o material de techado), estratos expuestos y/o diversas características geológicas a nivel de la superficie (como rocas sueltas , tierra o arena ), la carcasa que rodea al explosivo y/o cualquier otro elemento suelto misceláneo que no haya sido vaporizado por la onda expansiva de la explosión. Los fragmentos de alta velocidad y bajo ángulo pueden viajar cientos de metros con suficiente energía para iniciar otros elementos altamente explosivos circundantes, herir o matar personal y/o dañar vehículos o estructuras.
El latín clásico explōdō significa "echar del escenario a un mal actor con un silbido", "expulsar del escenario a un actor haciendo ruido", de ex- ("fuera") + plaudō ("aplaudir"). El significado moderno se desarrolló más tarde: [7]
En Inglés:
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