Đốt cháy là một quá trình mà năng lượng được giải phóng. Xì hơi và phát nổ là hai cách mà năng lượng có thể được giải phóng. Nếu quá trình đốt cháy lan ra bên ngoài ở tốc độ cận âm (chậm hơn tốc độ âm thanh), thì đó là sự xì hơi. Nếu quá trình đốt cháy đó di chuyển ra ngoài với tốc độ siêu thanh (nhanh hơn tốc độ âm thanh), thì đó là một vụ nổ.

Trong khi cơ chế của xì hơi là đẩy khí ra phía trước và không làm nổ các vật thể vì tốc độ đốt cháy tương đối chậm. Thì đối với phát nổ, do hoạt động đốt cháy quá nhanh nên phát nổ sẽ dẫn đến việc làm vỡ hoặc nghiền nát các vật thể trên đường đi của chúng.

Khi một phản ứng phân hủy hoặc phản ứng kết hợp xảy ra, nó giải phóng rất nhiều năng lượng trong một khoảng thời gian rất ngắn và có thể tạo ra 1 vụ nổ

Xì hơi

Định nghĩa của sự xì hơi, theo “Từ điển tiếng Anh Collins” là “khi một ngọn lửa được truyền đi nhanh chóng nhưng ở tốc độ cận âm, dưới dạng khí bị đẩy ra ngoài trông như đám khói. Xì hơi là một vụ nổ trong đó tốc độ đốt cháy thấp hơn tốc độ âm thanh ở xung quanh. ”

Sự đốt cháy mà chúng ta thấy hàng ngày và hầu hết các vụ nổ được kiểm soát là những ví dụ về sự xì hơi. Tốc độ lan truyền ngọn lửa nhỏ hơn 100 mét mỗi giây (thường thấp hơn nhiều) và áp suất quá nhỏ hơn 0,5 bar. Bởi vì nó có thể kiểm soát được nên hiện tượng xì hơi thường được ứng dụng vào thực tế như sau:

  • Động cơ đốt trong (được sử dụng trong bất kỳ phương tiện nào sử dụng nhiên liệu hóa thạch như xăng, dầu hoặc nhiên liệu diesel)
  • Bếp gas (tiếp nhiên liệu bằng khí tự nhiên)
  • Pháo hoa và các loại pháo khác
  • Thuốc súng trong một khẩu súng

Xì hơi là quá trình đốt cháy triệt để ra bên ngoài và đòi hỏi cần có nhiên liệu để lan rộng. Ta có thể hình dung nó giống như một đám cháy mà ban đầu bắt đầu bằng một tia lửa duy nhất và sau đó cháy lan rộng ra theo hình tròn nếu có sẵn nhiên liệu xung quanh. Nếu không có nhiên liệu, lửa chỉ đơn giản là cháy hết rồi thôi. Tốc độ di chuyển của ngọn lửa trong xì hơi phụ thuộc vào chất lượng của nhiên liệu có sẵn.

Phát nổ

Khi một phản ứng phân hủy hoặc phản ứng kết hợp xảy ra, nó giải phóng rất nhiều năng lượng trong một khoảng thời gian rất ngắn và có thể tạo ra 1 vụ nổ. Một vụ nổ thường có tính phá hủy rất lớn và tạo ra 1 âm thanh lớn khiến người ta giật mình. Nó được đặc trưng bởi việc quá trình đốt cháy diễn ra với tốc độ siêu thanh vượt quá 100 m/s thậm chí lên đến 2000 m/s và áp suất tăng cao đáng kể (lên đến 20 bar).

Mặc dù về mặt kỹ thuật nó là một dạng của phản ứng oxy hóa, nhưng một vụ phát nổ không cần kết hợp với oxy. Các phân tử có các mối liên kết không ổn định sẽ giải phóng năng lượng đáng kể khi chúng phân tách và kết hợp lại thành các dạng mới. Bất kỳ chất nổ mạnh nào cũng có thể là nguyên nhân gây ra các vụ phát nổ. Dưới đây là ví dụ về các hóa chất có thể tạo ra các vụ nổ:

  • TNT (trinitrotoluene)
  • nitroglycerine
  • dynamite
  • axit picric
  • C4

Phát nổ thường được ứng dụng trong sản xuất các vũ khí nổ như bom hạt nhân. Chúng cũng được sử dụng nhiều trong khai thác, xây dựng đường bộ và phá hủy các tòa nhà hoặc công trình, và tất nhiên là sử dụng có kiểm soát.

Xì hơi có thể chuyển sang phát nổ

Trong một số tình huống, ngọn lửa cận âm có thể tăng tốc thành ngọn lửa siêu âm. Rất khó dự đoán khi nào 1 vụ xì hơi sẽ chuyển qua kích nổ nhưng nó thường xảy ra nhiều nhất khi dòng điện xoay chiều hoặc có 1 yếu tố nhiễu loạn khác xuất hiện trong ngọn lửa. Điều này có thể xảy ra nếu đám cháy bị hạn chế một phần hoặc bị tắc nghẽn. Những trường hợp như vậy đã xảy ra trong thực tế ở các khu công nghiệp nơi các khí cực kỳ dễ cháy đã thoát ra ngoài và khi các đám cháy thông thường gặp phải các vật liệu nổ.