2015年8月4日

現代武器的基石—炸藥

作者/趙君傑(現任臺北市立建國中學化學科教師)

炸藥發展史
早在西元620年,唐代醫學家孫思邈在文獻《丹經內伏硫磺法》中記載,硝石(硝酸鉀,KNO3)、硫磺和炭化皂角子混合點燃後,會發生猛烈燃燒現象;到了西元808 年(唐憲宗元和三年),中國煉丹家清虛撰寫《太上聖祖金丹秘訣》記載著「伏火礬法」,是最早明確的黑火藥配方文字紀錄,述明黑火藥是由硝石、硫磺和木炭組成的黑色粉狀混合物。

火藥最早用於戰爭,大約是在西元904年,中國五代時期名將楊行密圍攻豫章,從此正式進入「熱兵器」時代,並造成戰爭型態轉變。隨著冶煉與工藝技術發展,中國開始有「火球」、「煙球」、「火炮」、「大砲」等武器發明。

西方火藥使用也深受中國影響。13世紀,阿拉伯人將中國火藥帶進歐洲,因此改變戰爭模式;15世紀,西方冶金術快速發展,不但武器製造技術精良,種類也更加多樣化,包含手持火藥兵器的發明。此時,火炮技術也超越中國,進而對中國近代史有著深遠影響。除軍事用途外,自16世紀起,黑火藥開始用於工程建設,包括採礦、爆破、築路等。

長達數百年的時間,黑火藥都是中、西方唯一知道並大量使用的炸藥。直到19世紀中後期,「無煙火藥」、「硝化甘油」與「硝化纖維素」等威力更加強大的近代炸藥發明,才正式取代黑火藥。但現今仍可在煙火、炮竹等、見到黑火藥的蹤影。

炸藥作用的類型
炸藥(Explosive material)是指受到外界能量作用下,自身能發生爆炸的物質。爆炸又可分為物理爆炸、化學爆炸與核爆炸。物理爆炸常見於高速物體相互撞擊或高壓氣瓶破裂等;化學爆炸是炸藥內的物質進行化學反應所造成;核爆炸則常見於原子彈與氫彈的爆炸。爆炸均是利用物質內能轉換成力學能、熱能、光能、聲能或輻射能等,進而對周遭環境產生影響。在本文中,我們以化學爆炸為說明主題。

炸藥爆炸時,釋放大量熱能並產生高溫高壓氣體,對周圍物質起破壞、拋擲、擠壓等作用。一般來說,常以「爆速」的大小做為計算炸藥爆轟壓力的重要參數。爆速是指化學反應在藥炷內傳遞的速度。若爆速快,反應產生壓力也較大,故威力較強。依爆速的高低,可將爆炸反應區分為爆轟(Detonation)及爆燃(Deflagration)兩大類型。......【更多內容請閱讀科學月刊第548期】

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