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Equivalente de TNT

El equivalente de TNT es una convención para expresar energía , que se utiliza normalmente para describir la energía liberada en una explosión. La tonelada de TNT es una unidad de energía definida por convención como4,184  gigajulios (1  gigacaloría ), [1] que es la energía aproximada liberada en la detonación de una tonelada métrica (1.000 kilogramos) de TNT . En otras palabras, por cada gramo de TNT explotado,Se liberan 4,184  kilojulios (o 4184 julios ) de energía.

Esta convención pretende comparar la destructividad de un evento con la de los materiales explosivos convencionales , de los que el TNT es un ejemplo típico, aunque otros explosivos convencionales como la dinamita contienen más energía.

Kilotón y megatón

El " kilotón (de equivalente de TNT)" es una unidad de energía equivalente a 4,184 terajulios (4,184 × 10 12  J ). [2]

El " megatón (de equivalente de TNT)" es una unidad de energía equivalente a 4,184 petajulios (4,184 × 10 15  J ). [3]

El kilotón y el megatón de TNT equivalente se han utilizado tradicionalmente para describir la producción de energía, y por lo tanto el poder destructivo, de un arma nuclear . El equivalente de TNT aparece en varios tratados de control de armas nucleares y se ha utilizado para caracterizar la energía liberada en los impactos de asteroides . [4]

Derivación histórica del valor

Se pueden calcular valores alternativos para la equivalencia de TNT según qué propiedad se esté comparando y cuándo se midan los valores en los dos procesos de detonación. [5] [6] [7] [8]

Por ejemplo, cuando la comparación se hace por rendimiento energético, la energía de un explosivo se expresa normalmente para fines químicos como el trabajo termodinámico producido por su detonación. En el caso del TNT, se ha medido con precisión en 4.686 J/g a partir de una gran muestra de experimentos con explosiones de aire, y se ha calculado teóricamente que es de 4.853 J/g. [9]

Sin embargo, incluso sobre esta base, comparar los rendimientos energéticos reales de un gran dispositivo nuclear y una explosión de TNT puede ser ligeramente inexacto. Las pequeñas explosiones de TNT, especialmente al aire libre, no tienden a quemar las partículas de carbono y los hidrocarburos que se producen en la explosión. Los efectos de la expansión de los gases y del cambio de presión tienden a "congelar" la combustión rápidamente. Una gran explosión al aire libre de TNT puede mantener temperaturas de la bola de fuego lo suficientemente altas como para que algunos de esos productos se quemen con el oxígeno atmosférico. [10]

Estas diferencias pueden ser sustanciales. Por razones de seguridad, un rango tan amplio comoSe ha estimado que por cada gramo de TNT se produce una explosión de entre 2673 y 6702 J. [11]

Por lo tanto, se puede afirmar que una bomba nuclear tiene un rendimiento de 15 kt (6,3 × 10 13  J ), pero la explosión de unaUna pila de 15.000 toneladas de TNT podría producir (por ejemplo)8 × 10 13  J debido a la oxidación adicional de carbono/hidrocarburo que no está presente con pequeñas cargas al aire libre. [10]

Estas complicaciones han sido evitadas por la convención. La energía liberada por un gramo de TNT se definió arbitrariamente como 4.184 J, [12] que es exactamente una kilocaloría .

Un kilotón de TNT puede visualizarse como un cubo de TNT de 8,46 metros (27,8 pies) de lado.

Conversión a otras unidades

El equivalente a 1 tonelada de TNT es aproximadamente:

Ejemplos

Factor de efectividad relativa

El factor de eficacia relativa (factor RE) relaciona el poder de demolición de un explosivo con el del TNT, en unidades de equivalente de TNT/kg (TNTe/kg). El factor RE es la masa relativa de TNT a la que equivale un explosivo: cuanto mayor sea el RE, más potente será el explosivo.

Esto permite a los ingenieros determinar las masas adecuadas de diferentes explosivos al aplicar fórmulas de voladura desarrolladas específicamente para TNT. Por ejemplo, si una fórmula para cortar madera requiere una carga de 1 kg de TNT, entonces, basándose en el factor RE de octanitrocubano de 2,38, se necesitarían solo 1,0/2,38 (o 0,42) kg de este para hacer el mismo trabajo. Usando PETN , los ingenieros necesitarían 1,0/1,66 (o 0,60) kg para obtener los mismos efectos que 1 kg de TNT. Con ANFO o nitrato de amonio , necesitarían 1,0/0,74 (o 1,35) kg o 1,0/0,32 (o 3,125) kg, respectivamente.

Sin embargo, calcular un único factor RE para un explosivo es imposible. Depende del caso o uso específico. Dado un par de explosivos, uno puede producir una salida de onda de choque 2 veces mayor (esto depende de la distancia de los instrumentos de medición), pero la diferencia en la capacidad de corte directo del metal puede ser 4 veces mayor para un tipo de metal y 7 veces mayor para otro tipo de metal. Las diferencias relativas entre dos explosivos con cargas huecas serán aún mayores. La tabla siguiente debe tomarse como un ejemplo y no como una fuente precisa de datos.

Ejemplos nucleares

Véase también

Referencias

Notas al pie

  1. ^ Equivalencia masa-energía .
  2. ^ La constante solar del sol es de 1370 vatios por metro cuadrado y la Tierra tiene una superficie transversal de2,6 × 10 14 metros cuadrados.
  3. ^ ab La constante solar del sol es de 1370 vatios por metro cuadrado y la Tierra tiene una superficie transversal de2,6 × 10 14 metros cuadrados.
  4. ^ 1 hora equivale a 3600 segundos.
  5. ^ 1 día equivale a 86400 segundos.
  6. ^ abcdefg Los explosivos termobáricos (TBX) o los explosivos de explosión mejorada (EBX), en un espacio pequeño y confinado, pueden tener más del doble de poder de destrucción. El poder total de las mezclas aluminizadas depende estrictamente de las condiciones de las explosiones.
  7. ^ ab Valores predichos

Citas

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