盐城爆炸——苯的爆炸力初探 _盐城

摘要：盐城化工厂苯的爆炸牵动各方人心，目前已造成了无可挽回的巨大损失。本文从苯的物理性质开始，介绍爆炸的成因及其压力估算，尝试给出苯爆炸威力的一个衡量。从分析结果中，探讨降低爆炸损失，甚至防止爆炸。
关键词：苯、爆炸、力学，科学，盐城，响水天嘉宜，化工厂
1、引言3月21日，盐城的一声巨响揪动全国人民的心。响水天嘉宜化工厂的大爆炸，已经导致了多人死亡和失踪，剧毒物质对周边环境也造成了不可弥补的影响。

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盐城化工厂的爆炸
据新闻消息，发生爆炸的是厂内的一个生产装置，内含剧毒物质苯。苯是一种六边形的化合物，如下图。

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苯的结构
据说，自1825年麦可·法拉第发现发现苯开始，人们对其结构不是十分清楚。后来，弗里德里希·凯库勒在一次梦中梦到一条蛇头要尾巴，于是收到启发提出了六边形的构型。

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苯的环形结构提出者——弗里德里希·凯库勒
2、苯的性质为了分析苯的爆炸威力，苯的一些物理性质必须要了解。通过查阅资料，苯的与爆炸有关的性质如下：苯的沸点为80.1℃ ，熔点为5.5℃ 。其最低爆炸极限为1.2%（空气体积百分比），最高爆炸极限为7.8% ，闪点-11℃ ，最小点燃能量0.2mJ（4.7%），自然温度560℃ 。
所谓最低、最高爆炸极限是指物质在空气中的百分比。低于最低爆炸极限，说明物质含量少空气多，无法提供足够的燃料。高于最高爆炸极限，说明物质含量多空气少，无法提供足够的氧气。闪点指的是挥发的气体与氧气接触产生火花的最低温度。最小点燃能量是指点燃物质需要的能量，这个值与空气体积百分比有关。

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苯的燃烧化学式
苯与氧气发生化学反应，生成二氧化碳和水。1mol的苯，其焓值降低约3260.4KJ ，全部转化为热量放出到环境中。
3、苯的爆炸3.1 1mol苯发生爆炸容器的体积
根据苯的爆炸极限，当空气体积百分比介于1.2%到7.8%之间时，就会发生爆炸。这就说明爆炸发生的一个前提是苯处于一个密闭的容器中。实际上，绝大多数爆炸都是处于密闭的容器中。
因此，爆炸的威力除了苯燃烧放出的热量，还与容器的结构和材料有关。容器足够结实到可以承受爆炸的冲击波，那么就不会有那么大的爆炸危害。反之，容器碎片随爆炸冲击波四散发射，伤亡面积扩大。
假设在一个球形容器内，有1mol的苯发生了燃烧爆炸，放出了3260.4KJ的热量。热量的增加提高了容器内的温度，同时高温也汽化了苯、水等液体，从而大大提高了容器内的压强。
我们以空气体积分数4%为例，苯有1mol ，则总体积约0.56m^3 ，则球形容器半径约为0.51m 。
3.2 1mol苯发生爆炸的压强
实际的爆炸过程非常复杂，压强的精确值不太好计算。本文假设混合气体为理想气体，在容器没有发生破裂之前，气体作等容过程。

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