普通炸药爆炸是化学能向机械能、热能及电磁辐射能的转化过程;核爆炸是原子核反应的能量向机械能、热能及放射能、电磁辐射能的转化过程;高速碰撞是一种形式的机械能(动能)向另一种形式的机械能(如变形势能)和热能等的转化过程;电爆炸是电能向机械能和热能等的转化过程。
由于这种能量转化过程发生在较小的空间和很短的时间内,所以功率和功率密度都很大。通常以黄色炸药TNT的当量来衡量爆炸的威力,1千克TNT的能量约为1000千卡。在装药密度为1.65克/厘米3和球形药包中心起爆的条件下,全部起爆的时间约为7.4微秒,达到的爆压为17吉帕,功率为565兆千瓦,功率密度接近1兆千瓦/厘米3。与常规发电站或核发电站相比,爆炸的功率和功率密度是非常大的。当前许多国家常用汽轮发电机组每台功率300~600兆千瓦,体积却比1千克炸药大几个数量级。1945年,在美国新墨西哥州爆炸的第一颗原子弹的TNT当量是1.68万吨,因其体积更小,功率和功率密度则更大。核爆炸的功率和功率密度比炸药又要高出几个数量级。这样高的功率和功率密度必然表现为突然出现的高温高压,在周围的介质(空气、水或各种固体)中产生很强的冲击波(即激波),使介质产生大的变形,甚至发生严重的破坏及燃烧并导致人员伤亡。
爆炸现象广泛地存在于自然界。中国在公元1054年观察到的天空中的闪光现象是人类第一次有记录的星体爆炸,它是一起超新星爆发事件,爆发过程中所抛射的气体就是现在的蟹状星云。雷电是大气中常见的爆炸现象。流星体以每秒几十千米的速度撞击星球的表面以及火山爆发、地震等都是自然界的爆炸现象。人类发现并制造出可爆炸的物质,在战争与和平建设中加以利用,是从中国人制造黑火药开始的,时间不迟于8世纪末。这是一种含有硫、硝和木炭的原始火药,到13世纪发展成只含硝酸钾、硫、碳三种成分的近代黑火药。它是近代发射药和推进剂的前驱。1865年和1867年,A.B.诺贝尔先后发明了雷管和猛炸药——以硝化甘油为基质的工业炸药,成为近代炸药的先驱。
根据能量释放的特点,可以把爆炸大致分为三类:物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。
物理爆炸是由于物理原因引起的,此类爆炸过程释放的是物理势能或动能,爆炸过程没有新的物质产生(不考虑与周围介质的作用)。例如,蒸汽锅炉和车轮胎的爆炸、地震都是常见的物理爆炸现象,雷电、煤与瓦斯突出、激光照射金属气化造成爆炸、高速陨石冲击地壳、穿甲、破甲等高速碰撞引起的剧烈突变现象也属于物理爆炸现象。
化学爆炸是由于化学变化引起的,系统的化学势能瞬变为热能和电磁辐射能,其中大量热能进而快速变成机械能。例如,氢气、甲烷、乙炔以一定比例与空气混合发生的爆炸、炸药爆炸都属于化学爆炸。化学爆炸释放的是原子之间的结合能。炸药爆炸所形成的温度可达3000~5000℃,压力高达102~104兆帕,会产生高温、高压气体。
核爆炸是由于原子核的裂变(如铀-235的裂变)或聚变(如氘、氚、锂核的聚变)引起的。核爆炸可形成数百万到数千万度的高温,在爆心区形成数百亿大气压的高压,同时还有很强的光、热的辐射以及各种高能粒子的贯穿辐射。核爆炸所产生的热可以使周围空气极其迅速膨胀并且能使周围的所有物质气化。核爆炸释放的是原子核内中子、质子之间的结合能。
枪炮用的发射药、火箭用的推进剂,以及起爆药和猛炸药等物质(统称为火炸药)爆炸时的化学反应以两种方式进行。一种爆炸方式称为爆燃,其反应传播速度远小于声速,且受周围条件的影响,反应面上的密度比反应前小,反应产物质点速度方向与传播速度方向相反。发射药和推进剂的爆炸一般以爆燃方式进行;另一种爆炸方式称为爆轰,其反应速度大于声速,速度固定,不受外部条件的影响,反应面上的密度比反应前大,反应产物质点速度方向与传播速度方向相同。猛炸药的爆炸通常以爆轰方式进行。起爆药的爆炸通常经历由点火燃烧向爆燃、爆轰转变的复杂过程。火炸药的爆燃可以演化为爆轰。爆炸时化学反应的两种方式存在紧密联系。
爆炸所产生的高温、高压、高速、强电磁场等为科学实验提供非比寻常的条件。研究爆炸有利于发现新现象,促进新的工程技术的形成和发展,并且助力安全保障。研究与爆炸有关的力学现象的学科称为爆炸力学。