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equivalente de TNT

El equivalente de TNT es una convención para expresar energía , que normalmente se usa 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 capacidad destructiva de un evento con la de los materiales explosivos convencionales , de los cuales el TNT es un ejemplo típico, aunque otros explosivos convencionales como la dinamita contienen más energía.

Kilotón y megatón

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

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

El kilotón y el megatón equivalente de TNT se han utilizado tradicionalmente para describir la producción de energía y, por tanto, el poder destructivo de un arma nuclear . El equivalente del 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 la propiedad que se compara y cuándo se miden los valores en los dos procesos de detonación. [5] [6] [7] [8]

Cuando, por ejemplo, la comparación se realiza por rendimiento energético, la energía de un explosivo normalmente se expresa para fines químicos como el trabajo termodinámico producido por su detonación. Para el TNT, esto se ha medido con precisión en 4.686 J/g a partir de una gran muestra de experimentos con chorros de aire, y teóricamente se ha calculado en 4.853 J/g. [9]

Sin embargo, incluso sobre esta base, comparar el rendimiento energético real de un gran dispositivo nuclear y una explosión de TNT puede resultar ligeramente inexacto. Las pequeñas explosiones de TNT, especialmente al aire libre, no tienden a quemar las partículas de carbono y los productos de hidrocarburos de la explosión. Los efectos de la expansión del gas y del cambio de presión tienden a "congelar" la quemadura rápidamente. Una gran explosión abierta de TNT puede mantener temperaturas de bolas 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 motivos de seguridad, una gama tan amplia comoSe han indicado entre 2.673 y 6.702 J por gramo de TNT en el momento de la explosión. [11]

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

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

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

Conversión a otras unidades

1 tonelada equivalente de TNT es aproximadamente:

Ejemplos

Factor de efectividad relativa

El factor de efectividad relativa (factor RE) relaciona el poder demoledor de un explosivo con el del TNT, en unidades del equivalente de TNT/kg (TNTe/kg). El factor RE es la masa relativa de TNT a la que equivale un explosivo: cuanto mayor es el RE, más potente es 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 octanitrocubane de 2,38, se necesitarían sólo 1,0/2,38 (o 0,42) kg 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 , requerirían 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 2 veces la salida de onda de choque (esto depende de la distancia de los instrumentos de medición), pero la diferencia en la capacidad de corte directo de 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 conformadas serán aún mayores. La siguiente tabla debe tomarse como ejemplo y no como una fuente precisa de datos.

Ejemplos nucleares

Ver también

Referencias

Notas a pie de página

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

Citas

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