Esplosione

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Esplosioni accompagnate da una colonna di gas combusti sormontata da una formazione sferica, detta palla di fuoco.

Un'esplosione è un improvviso e violento rilascio di energia termica e meccanica a partire da energia chimica o nucleare, con produzione di gas ad altissima temperatura e pressione. Il fenomeno opposto è l'Implosione.

Descrizione[modifica | modifica wikitesto]

L'espansione istantanea di questi gas genera un'onda d'urto nel mezzo fisico in cui avviene, che in assenza di ostacoli si espande in fronti d'onda sferici centrati nel punto d'origine dell'esplosione. Se incontra ostacoli esercita su di essi una forza tanto maggiore quanto maggiore è la superficie investita e quanto più è vicina al centro dell'esplosione.

Si definisce quindi esplosivo una sostanza o una miscela di sostanze che, in determinate condizioni, reagiscono con un'esplosione. Le sostanze esplosive sono le più varie, di natura gassosa, liquida o anche solida, come le polveri esplosive.

I più usati esplosivi artificiali sono esplosivi chimici, che normalmente comprendono una rapida e violenta reazione di ossidazione che produce una notevole quantità di gas ad alta temperatura. Sono esplosivi molto versatili, compatti, disponibili in quantità e in ogni tipo.

Le esplosioni chimiche vengono suddivise in:

  • deflagrazioni, nelle quali la propagazione della reazione chimica di esplosione è una forma di combustione endogena che procede nel materiale a velocità subsonica;
  • detonazioni, nelle quali la reazione chimica di esplosione non è una combustione, ma una decomposizione diretta della molecola di esplosivo, innescata direttamente dall'onda d'urto: la reazione di esplosione procede quindi alla velocità del suono in quella particolare sostanza attraverso tutto il materiale, e la pressione e temperatura finale dei prodotti di reazione sono quindi molto più elevate.

La polvere nera è stato il primo esplosivo chimico scoperto dall'uomo che ne ha potuto disporre a partire dal XII secolo. Due pietre miliari nello sviluppo degli esplosivi sono la nitroglicerina e la dinamite, derivato desensibilizzato della prima; oggi si usano per lo più tritolo e nitrato d'ammonio grazie alla loro potenza e insensibilità che li rendono molto sicuri e pratici da maneggiare.

Classificazione aree[modifica | modifica wikitesto]

Le aree a pericolo di esplosione vengono classificate in europa secondo normative ATEX.

Esplosione fisica[modifica | modifica wikitesto]

Le esplosioni sono comuni in natura. Sulla Terra molte esplosioni naturali si originano dai fenomeni vulcanici di vario tipo; le protuberanze e i brillamenti solari sono un esempio di esplosioni comuni sul Sole, e probabilmente sulla maggior parte delle stelle.

Un nuovo tipo di esplosivo, la bomba atomica, fu inventato dagli USA nel 1945, mentre nel 1952 i militari USA fecero esplodere la prima bomba termonucleare.

Esplosioni per transizione di fase[modifica | modifica wikitesto]

Per ottenere una esplosione si possono usare anche metodi fisici: in genere sfruttando le differenze di temperatura fra due materiali per ottenere una transizione immediata da liquido o solido a vapore. Per esempio, lasciar cadere un cubetto di ghiaccio in una padella d'olio bollente provoca il passaggio diretto da ghiaccio a vapore, facendo esplodere l'olio e disintegrare il cubetto di ghiaccio (Nota: l'olio bollente schizzerà in ogni direzione fino ad alcuni metri di distanza; quello versato prenderà fuoco a contatto con la fiamma del gas, devastando la cucina e incendiando quello rimasto nella padella).

La rottura improvvisa di un contenitore di gas liquefatto come l'azoto o l'ossigeno, in seguito ad un impatto molto forte, provoca l'immediato ritorno di questo allo stato gassoso: durante l'intervallo fra le due guerre mondiali venne presa in considerazione dalle forze armate di diversi paesi l'idea di fabbricare bombe ad aria liquida.

Le eruzioni vulcaniche esplosive avvengono quando il magma in risalita dalle profondità del mantello contiene troppo gas disciolto: la diminuzione di pressione nel magma in ascensione provoca l'espansione del gas disciolto, con un rapido aumento del volume durante la risalita. Una volta in superficie, l'ulteriore e improvvisa depressione provoca una rapida espansione del gas ad effetto esplosivo, lanciando magma fuso in ogni direzione.

Esplosioni cinetiche[modifica | modifica wikitesto]

Avvengono anche come risultato di collisioni fra oggetti che viaggiano ad alta velocità: quando l'onda d'urto meccanica non è sufficiente a dissipare l'energia dell'urto stesso, questa si concentra nel sito di contatto provocando un aumento della temperatura e della pressione locali che, in genere entro qualche millisecondo al massimo, arriva a infrangere i due oggetti e a proiettare i loro frammenti in ogni direzione. Se la velocità e la massa dei due oggetti è sufficiente, l'accumulo istantaneo localizzato di calore e pressione può essere tale da vaporizzare e/o fondere parzialmente il materiale.

Reazioni chimiche esplosive[modifica | modifica wikitesto]

Una reazione chimica diviene esplosiva quando la sua velocità di reazione aumenta enormemente all'aumentare della temperatura. In genere le reazioni divengono esplosive quando viene limitata la possibilità di scambiare energia con l'ambiente. Un classico esempio è rappresentato dalla reazione a intermedi radicalici 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g), la quale in condizioni normali è cineticamente lenta (tanto da richiedere un catalizzatore), mentre per determinati valori di pressione e temperatura diviene esplosiva. Una reazione esplosiva a catena è contraddistinta da un proliferare esponenziale di intermedi altamente reattivi.

Occorre distinguere, dal punto di vista della cinetica chimica, questo genere di reazioni esplosive dalle decomposizioni che liberano un elevato volume di prodotti gassosi (come nel caso della nitroglicerina o del TNT).

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