Equivalente de TNT


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El equivalente de TNT es una convención para expresar energía, normalmente utilizada para describir la energía liberada en una explosión. La tonelada de TNT es una unidad de energía definida por esa convención como4.184  gigajulios , [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 tradicionales , de los cuales TNT es un ejemplo típico, aunque otros explosivos convencionales como la dinamita contienen más energía.

Kiloton y megaton

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

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

El kilotón y el megatón de TNT se han utilizado tradicionalmente para describir la producción de energía y, por 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 . [2]

Derivación histórica del valor

Se pueden calcular valores alternativos para la equivalencia de TNT según la propiedad que se está comparando y cuando en los dos procesos de detonación se miden los valores. [3] [4] [5] [6]

Cuando, por ejemplo, la comparación es por rendimiento energético, la energía de un explosivo normalmente se expresa con fines químicos como el trabajo termodinámico producido por su detonación. Para TNT, esto se ha medido con precisión como 4686 J / g a partir de una gran muestra de experimentos de chorro de aire, y teóricamente se ha calculado en 4853 J / g. [7]

Pero, incluso sobre esta base, comparar el rendimiento energético real 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 productos de hidrocarburos de la explosión. Los efectos de expansión de gas y cambio de presión tienden a "congelar" la quemadura rápidamente. Una gran explosión abierta de TNT puede mantener las temperaturas de la bola de fuego lo suficientemente altas como para que algunos de esos productos se quemen con el oxígeno atmosférico. [8]

Estas diferencias pueden ser sustanciales. Por motivos de seguridad, una gama tan amplia como2673–6702 J se ha establecido para un gramo de TNT en caso de explosión. [9]

Entonces, se puede afirmar que una bomba nuclear tiene un rendimiento de 15 kt (6,3 x 10 13  J ); pero una explosión real de un15 000  toneladas de TNT pueden rendir (por ejemplo)8 × 10 13  J debido a la oxidación adicional de carbono / hidrocarburo que no está presente con pequeñas cargas al aire libre. [8]

Estas complicaciones se han evitado por convención. La energía liberada por un gramo de TNT se definió arbitrariamente como una cuestión de convención en 4184 J, [10] 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

El equivalente de 1 tonelada de TNT es aproximadamente:

  • 1.0 × 10 9 calorías
  • 4,184 × 10 9 julios
  • 3.968 31 × 10 6 unidades térmicas británicas
  • 3.088 02 × 10 9 libras pie
  • 1,162 × 10 3 kilovatios hora

Ejemplos de

Factor de efectividad relativa

El factor de efectividad relativa (factor RE) relaciona el poder de demolición de un explosivo con el de 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 la RE, más poderoso 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 de corte de madera requiere una carga de 1 kg de TNT, entonces, basado en el factor RE de octanitrocubane de 2,38, se necesitarían solo 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 solo factor RE para un explosivo es imposible. Depende del caso o uso específico. Dado un par de explosivos, se puede producir 2 veces la salida de la 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 perfiladas serán aún mayores. La siguiente tabla debe tomarse como ejemplo y no como una fuente precisa de datos.

*: 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.

Ejemplos nucleares

Ver también

  • Brisance
  • Cantidad explosiva neta
  • Rendimiento de armas nucleares
  • Órdenes de magnitud (energía)
  • Factor de efectividad relativa
  • Tabla de velocidades de detonación explosiva
  • Tonelada
  • Tonelada
  • Tonelada equivalente de petróleo , una unidad de energía casi exactamente 10 toneladas de TNT

Referencias

  1. ^ "Calculadora de conversión de toneladas (explosivos) a gigajulios" . unitconversion.org . Archivado desde el original el 17 de marzo de 2017 . Consultado el 6 de enero de 2016 .
  2. ^ "Calculadora de conversión de julios a megatones" . unitconversion.org . Archivado desde el original el 24 de noviembre de 2009 . Consultado el 23 de noviembre de 2009 .
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