氣體爆炸時之燃燒速度大於音速，稱為何種爆炸？

本題考點

氣體爆炸依燃燒波傳播速度與音速的關係所作的分類。

正解理由

燃燒波在未反應氣體中傳播時，若傳播速度低於未反應氣體中的音速，前方氣體係靠熱傳導與自由基擴散預熱而依序反應，稱為爆燃；若傳播速度超過音速，則反應由震波壓縮所生的絕熱升溫直接引燃，反應面與震波耦合前進，速度可達每秒一千至數千公尺，並伴隨顯著的壓力躍升。題幹所述燃燒速度大於音速者，即為爆轟，故選 B。

逐項排除

1. (A)

   爆燃的火焰傳播速度低於音速，靠熱傳導與分子擴散帶動反應面前進，壓力上升相對緩和，與題幹所述大於音速的條件不符。

2. (B)

   爆轟的定義正是燃燒波以超過音速的速度傳播並與震波耦合，與題幹所述燃燒速度大於音速完全相符。

3. (C)

   凝相爆炸指固體或液體等凝聚相物質急速反應所生的爆炸，分類依據是反應物的相態，並非火焰傳播速度與音速的比較。

4. (D)

   震波是壓力急劇不連續躍升所形成的壓力波，屬爆轟過程中伴隨產生的物理現象與破壞來源，並非爆炸型態的分類名稱。

記憶點

爆燃與爆轟的分野是火焰傳播速度與未反應氣體中音速的比較，這條界線之所以重要，在於兩者的傳播機制完全不同。爆燃靠熱傳導與自由基擴散把熱與活性中間物送到未反應區，火焰速度典型在每秒數公尺以下，壓力上升相對平緩，容器上設置洩爆口尚能發揮釋壓作用；爆轟則由震波壓縮未反應氣體，使其溫度在極短距離內躍升而自行著火，反應放出的熱回頭支撐震波，兩者耦合成穩定前進的爆轟波，速度可達每秒一千至數千公尺，波前壓力可達初始壓力的數十倍，洩爆口幾乎來不及作用，破壞形態也從整體鼓脹變成局部剪切撕裂。

由爆燃轉為爆轟的過程稱為爆燃至爆轟轉變，常發生在長管路、有障礙物或管壁粗糙的空間中：火焰前方被推動的氣流產生紊流，紊流使火焰面積增大、燃燒速率上升，壓縮波逐一疊加追上而形成震波，最後與反應面耦合。管線、通風風管與長廊型空間因此是特別需要注意的幾何條件，也是命題常設定的情境。

易混淆概念對照：凝相爆炸的分類依據是反應物的相態，指炸藥、有機過氧化物等固相或液相物質的急速反應；分解爆炸的分類依據是不需氧化劑即可自行放熱分解，代表物質為乙炔、環氧乙烷與二氧化氯；氣體爆炸依速度可分爆燃與爆轟，依反應機制又可分為氧化爆炸與分解爆炸。分類依據不同，彼此並非同一層級的概念，這正是本題四個選項的設計用意。震波則是壓力不連續面，除爆轟外，高速物體或強爆炸波在空氣中同樣可形成。

延伸考點：常考爆轟波速度的數量級、爆燃至爆轟轉變的促成條件、爆轟壓力遠高於爆燃壓力的原因，以及洩爆設計對兩者有效性的差別。