ภายใต้เงื่อนไขการทดสอบมาตรฐาน ค่าความเข้มข้นที่ก๊าซหรือไอระเหยที่ติดไฟได้ผสมกับก๊าซออกซิไดซ์ทำให้เกิดการระเบิดเรียกว่าขีดจำกัดการระเบิด โดยทั่วไปคำว่า ‘ขีดจำกัดการระเบิด’ หมายถึงขีดจำกัดความเข้มข้นของก๊าซหรือไอระเหยที่ติดไฟได้ในอากาศ ความเข้มข้นต่ำสุดของก๊าซที่ติดไฟได้ที่สามารถทำให้เกิดการระเบิดได้เรียกว่าขีดจำกัดการระเบิดต่ำสุด (LEL) และความเข้มข้นสูงสุดเรียกว่าขีดจำกัดการระเบิดสูงสุด (UEL).
เมื่อก๊าซที่ติดไฟได้หรือไอระเหยของของเหลวอยู่ในช่วงขีดจำกัดการระเบิดและสัมผัสกับแหล่งความร้อน (เช่น เปลวไฟหรืออุณหภูมิสูง) เปลวไฟจะแพร่กระจายอย่างรวดเร็วผ่านพื้นที่ที่มีก๊าซหรือฝุ่นละอองอยู่ ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วนี้จะปล่อยความร้อนออกมาในปริมาณมาก ก่อให้เกิดก๊าซที่ขยายตัวเนื่องจากความร้อน ส่งผลให้เกิดอุณหภูมิและความดันสูงซึ่งมีศักยภาพในการทำลายล้างอย่างมหาศาล.
ขีดจำกัดการระเบิดเป็นพารามิเตอร์สำคัญในการอธิบายอันตรายของก๊าซไวไฟ ไอระเหย และฝุ่นที่ติดไฟได้ โดยทั่วไป ขีดจำกัดการระเบิดของก๊าซและไอระเหยไวไฟจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของก๊าซหรือไอระเหยในส่วนผสม.
ตัวอย่างเช่น ที่อุณหภูมิ 20°C สูตรการแปลงสำหรับสัดส่วนปริมาตรและความเข้มข้นมวลของก๊าซไวไฟคือ:
Y = (L/100) × (1000M/22.4) × (273/(273+20)) = L × (M/2.4)
ในสูตรนี้ L คือปริมาณเชิงปริมาตร (%), Y คือความเข้มข้นมวล (กรัมต่อลูกบาศก์เมตร), M คือมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ของก๊าซหรือไอระเหยที่เผาไหม้ได้ และ 22.4 คือปริมาตร (ลิตร) ที่ 1 โมลของสารในสถานะก๊าซภายใต้สภาวะมาตรฐาน (0°C, 1 atm).
ตัวอย่างเช่น หากความเข้มข้นของก๊าซมีเทนในบรรยากาศคือ 10% จะแปลงเป็น:
Y = L × (M/2.4) = 10 × (16/2.4) = 66.67 กรัม/ลูกบาศก์เมตร
แนวคิดเกี่ยวกับขีดจำกัดการระเบิดของก๊าซไวไฟ ไอระเหย และฝุ่นสามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีการระเบิดจากความร้อน หากความเข้มข้นของก๊าซไวไฟ ไอระเหย หรือฝุ่นอยู่ต่ำกว่าค่าขีดจำกัดล่าง (LEL) เนื่องจากมีอากาศส่วนเกิน ผลกระทบจากการระบายความร้อนของอากาศ และความเข้มข้นที่ไม่เพียงพอของสารที่ติดไฟได้ ระบบจะสูญเสียความร้อนมากกว่าที่ได้รับ และปฏิกิริยาจะไม่เกิดขึ้น ในทำนองเดียวกัน หากความเข้มข้นสูงกว่าค่า UEL ความร้อนที่เกิดขึ้นจะน้อยกว่าความร้อนที่สูญเสียไป ทำให้ปฏิกิริยาไม่เกิดขึ้น นอกจากนี้ ก๊าซหรือฝุ่นที่ติดไฟได้เกินปริมาณที่กำหนดไม่เพียงแต่ไม่สามารถทำปฏิกิริยาและสร้างความร้อนได้เนื่องจากขาดออกซิเจนเท่านั้น แต่ยังทำให้ส่วนผสมเย็นลง ซึ่งช่วยป้องกันการลุกลามของเปลวไฟอีกด้วย ยิ่งไปกว่านั้น สำหรับสารบางชนิด เช่น เอทิลีนออกไซด์ ไนโตรกลีเซอรีน และฝุ่นที่ติดไฟได้ เช่น ดินปืน ค่า UEL สามารถสูงถึง 100% สารเหล่านี้จะให้ออกซิเจนในระหว่างกระบวนการสลายตัว ทำให้ปฏิกิริยาสามารถดำเนินต่อไปได้ การเพิ่มขึ้นของความดันและอุณหภูมิจะยิ่งส่งเสริมการสลายตัวและการระเบิดของสารเหล่านี้มากขึ้น.
