Тротиловый эквивалент

редактировать
Класс единиц измерения энергии взрыва
Тонна в тротиловом эквиваленте
Атомный взрыв Невада Юкка 1951.jpg Взрыв в результате ядерного испытания мощностью 14 килотонн на Испытательный полигон в Неваде, 1951 г.
Общая информация
Система единиц Нестандартная
Единица измеренияэнергии
Символт или тонна тротила
Преобразования
1 т в...... равно...
базовых единиц СИ ≈ 4,184 гигаджоулей
CGS 10 калорий

эквивалент в тротиловом эквиваленте - это условное обозначение энергии, обычно используемое для описания энергии, выделяющейся при взрыве. Тонна TNT - это единица энергии, определенная согласно этому соглашению как 4,184 гигаджоули, что является приблизительной энергией, выделяющейся при детонации метрическая тонна (1000 килограммов) тротила. Другими словами, на каждый грамм взорванного тротила выделяется 4184 джоуля (или одна большая калорий = 1000 калорий ) энергии.

Это соглашение предназначено для сравнения разрушительной силы события с разрушающей способностью традиционных взрывчатых материалов, типичным примером которых является тротил, хотя другие обычные взрывчатые вещества, такие как динамит содержат больше энергии.

Содержание

  • 1 Килотонна и мегатонна
  • 2 Историческое определение значения
  • 3 Преобразование в другие единицы
  • 4 Примеры
  • 5 Коэффициент относительной эффективности
    • 5.1 Ядерные примеры
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки

Килотонна и мегатонна

«килотонна (в тротиловом эквиваленте)» - единица энергии, равная 4,184 тераджоуля (4,184 × 10 Дж).

«мегатонна (в тротиловом эквиваленте)» - это единица энергии, равная 4,184 петаджоуля (4,184 × 10 Дж).

Килотонна и мегатонна в тротиловом эквиваленте традиционно использовались для описания выходной энергии и, следовательно, разрушительной силы ядерного оружия. Эквивалент TNT фигурирует в различных договорах о контроле над ядерным оружием и использовался для характеристики энергии, высвобождаемой в таких других очень разрушительных событиях, как столкновение с астероидом.

Историческое происхождение значения

Альтернативные значения эквивалентности тротила могут быть рассчитаны в зависимости от того, какое свойство сравнивается, и когда в двух процессах детонации измеряются значения.

Если, например, сравнение проводится по выходу энергии, энергия взрывчатого вещества равна обычно выражается для химических целей как термодинамическая работа, вызванная его детонацией. Для TNT это было точно измерено как 4686 Дж / г по большой выборке экспериментов с воздушным ударом, и теоретически рассчитано как 4853 Дж / г

Но даже на этой основе, сравнивая фактические выходы энергии большое ядерное устройство и взрыв тротила могут быть немного неточными. Небольшие взрывы TNT, особенно на открытом воздухе, обычно не сжигают углеродные частицы и углеводородные продукты взрыва. Эффекты расширения газа и изменения давления стремятся быстро «заморозить» горение. Большой открытый взрыв тротила может поддерживать температуру огненного шара на достаточно высоком уровне, так что некоторые из этих продуктов сгорают вместе с кислородом воздуха.

Такие различия могут быть значительными. В целях безопасности был заявлен диапазон 2673–6702 Дж для грамма тротила после взрыва.

Таким образом, можно утверждать, что ядерная бомба имеет мощность 15 кт. (6,3 × 10 Дж); но фактический взрыв кучи тротила весом 15000 тонн может дать (например) 8 × 10 Дж из-за дополнительного окисления углерода / углеводородов, отсутствующего при небольших зарядах под открытым небом.

Эти осложнения были устранены по соглашению. Энергия, выделяемая одним граммом тротила, была условно определена как 4184 Дж, что составляет ровно одну килокалорию.

Килотонну тротила можно представить в виде куба в тротиловом эквиваленте 8,46 метра (27,8 фута). на стороне.

Граммы TNTСимволТонны TNTСимволЭнергия [Джоули]Энергия [Втч]Соответствующая потеря массы
грамм ТНТgмикротонн ТНТмкт4,184 × 10 Дж или 4,184 килоджоулей1,162 Втч46,55 пг
килограмм тротилакгмиллилитон тротиламт4,184 × 10 Дж или 4,184 мегаджоулей1,162 кВтч46,55 нг
мегаграмм TNTMgтонна TNTt4,184 × 10 Дж или 4,184 гигаджоулей1,162 МВтч46,55 мкг
гигаграмма TNTGgкилотонна TNTkt4,184 × 10 Дж или 4,184 тераджоулей1,162 ГВтч46,55 мг
тераграмма TNTTgмегатонна TNTMt4,184 × 10 Дж или 4,184 петаджоуля1,162 ТВтч46,55 г
петаграмма TNTPgгигатонна TNTGt4,184 × 10 Дж или 4,184 эксаджоулей1,162 PWh46,55 кг

Преобразование в другие единицы

Эквивалент 1 тонны в тротиловом эквиваленте составляет приблизительно:

Примеры

Мегатонны в тротиловом эквивалентеЭнергия [Втч]Описание
1 × 101,162 Вт · ч≈ 1 еда Калорийность (большая калория, ккал), что является приблизительным количеством необходимой энергии. для повышения температуры одного килограмма воды на один градус Цельсия при давлении в одну атмосферу.
1 × 101,162 кВтчВ контролируемых условиях один килограмм тротила может уничтожить (или даже уничтожить) небольшой автомобиль.
1 × 1011,62 кВтчПриблизительная лучистая тепловая энергия, выделяемая во время трехфазного, 600 В, 100 кА дугового замыкания в 0,5 м × 0,5 м × 0,5 м (20 дюймов × 20 дюймов × 20 дюймов) отсек в течение 1-секундного периода.
1,2 × 1013,94 кВтчКоличество используемого тротила (12 кг) в взрыве коптской церкви в Каире, Египте 11 декабря 2016 г., в результате которого погибли 25 человек
(1–44) × 101,16–51,14 МВтчОбычные бомбы мощностью от менее одной тонны до 44 тонн FOAB. Мощность крылатой ракеты «Томагавк» эквивалентна 500 кг в тротиловом эквиваленте, или примерно 0,5 тонны.
1,9 × 102,90 МВтчТелешоу Разрушители мифов использовали 2,5 тонны ANFO для изготовления «самодельных» алмазов.
5 × 10581 МВтчРеальный заряд 0,5 килотонн в тротиловом эквиваленте (2,1 ТДж) в Operation Sailor Hat. Если бы заряд был полной сферой, это было бы 1 килотонна тротила (4,2 ТДж). 500 тонн TNT (5 на 10 м (17 на 34 фута)) в ожидании детонации в Операция Sailor Hat.
1,2 × 102,088 ГВтчРасчетная мощность взрыва в Бейруте 2750 тонн нитрата аммония, в результате которого первоначально погибли 137 человек в ливанском порту и около него в 18:00. по местному времени, вторник, 4 августа 2020 г. Согласно независимому исследованию, проведенному экспертами из группы исследований взрывов и ударов в Университете Шеффилда, наилучшая оценка мощности взрыва в Бейруте составит 0,5 килотонн в тротиловом эквиваленте, а разумная оценка - 1,12 килотонн в тротиловом эквиваленте.
(1-2) × 101,16–2,32 ГВтчРасчетная мощность взрыва Оппау, в результате которого погибло более 500 человек на немецком заводе по производству удобрений в 1921 году.
2,3 × 102,67 ГВтчКоличество солнечной энергии, падающей на 4000 м (1 акр) земли в в год составляет 9,5 ТДж (2650 МВтч) (в среднем по поверхности Земли).
2,9 × 103,49 ГВтчВзрыв Галифакса в 1917 году был случайным взрывом 200 тонн тротила и 2300 тонн пикриновой кислоты
4 × 109,3 ГВтчMinor Scale, обычный взрыв в Соединенных Штатах в 1985 году с использованием 4744 тонн взрывчатого вещества ANFO для обеспечения масштабированного эквивалента восьми ядерное устройство килотонн (33,44 ТДж) считается крупнейшим запланированным взрывом обычных взрывчатых веществ в истории.
(1.5–2) ×1017,4–23,2 ГВтчLittle Boy атомная бомба упала на Хиросиму 6 августа 1945 г. взорвался с энергией около 15 килотонн в тротиловом эквиваленте (63 ТДж), и Толстяк атомная бомба упала на Нагасаки 9 августа 1945 г. взорвался с энергией около 20 килотонн в тротиловом эквиваленте (84 ТДж). Современное ядерное оружие в арсенале Соединенных Штатов составляет мощностью от 0,3 кт (1,3 ТДж) до эквивалента 1,2 Мт (5,0 ПДж) для стратегической бомбы B83.
11,16 ТВтчЭнергии, содержащейся в одной мегатонне тротила (4,2 ПДж), достаточно, чтобы обеспечить питание среднего американского домохозяйства на 103 000 лет. По оценкам, верхний предел мощности взрыва в 30 Мт (130 ПДж) Тунгусского события может обеспечивать энергией один и тот же средний дом на протяжении более 3 100 000 лет. Энергия этого взрыва могла обеспечить энергией все Соединенные Штаты в течение 3,27 дня.
44,6 ТВтчСамая большая водородная бомба, которую взорвал Китай, составляет 4 мегатонны в тротиловом эквиваленте
8,610 TWhЭнергия, выделяемая типичным тропическим циклоном за одну минуту, в основном за счет конденсации воды. Ветер составляет 0,25% этой энергии.
21,525 ТВтчПолное преобразование 1 кг вещества в чистую энергию даст теоретический максимум (E = mc) 89,8 петаджоулей, что эквивалентно 21,5 мегатонн в тротиловом эквиваленте. Такого метода полной конверсии, как объединение 500 граммов вещества с 500 граммами антивещества, еще не реализовано. В случае аннигиляции протона антипротона примерно 50% высвобождаемой энергии уйдет в виде нейтрино, которые практически невозможно обнаружить. События электрон-позитронной аннигиляции полностью излучают свою энергию в виде гамма-лучей.
2428 ТВтчПриблизительный суммарный выход извержения 1980 г. на горе Св. Хеленс.
10029–116 ТВтчСоветский Союз разработал прототип оружия, получившего название Царь Бомба, который был испытан в 50 Мт (210 ПДж), но максимальный теоретический выход составил 100 Мт (420 ПДж). Эффективный разрушительный потенциал такого оружия сильно варьируется в зависимости от таких условий, как высота, на которой оно взрывается, характеристики цели, местность и физический ландшафт, на котором оно взрывается.
26,330,6 ТВтчМегатрастовые землетрясения 2004 г. в результате землетрясения в Индийском океане зафиксировано рекордное значение энергии разрыва поверхности M E или потенциал повреждения на уровне 26,3 мегатонны тротила (110 ПДж).
200232 ТВтчОбщая энергия, высвободившаяся при извержении 1883 г. Кракатау в Голландской Ост-Индии (современная Индонезия).
540628 ТВтчобщая энергия, произведенная во всем мире в результате всех ядерных испытаний и боевых действий вместе взятых, с 1940-х годов до настоящего времени составляет около 540 мегатонн.
1,4601,69 PWhОбщий мировой ядерный арсенал составляет около 15 000 ядерных боеголовок с разрушительной мощностью около 1460 мегатонн или 1,460 гигатонн (1,460 миллионов тонн) в тротиловом эквиваленте. Это эквивалентно 6,11x10 джоулей энергии
33,00038 PWhОбщая энергия, выделенная 1815 г. извержением горы Тамбора на острове Сумбава. в Индонезии.
104,400121 PWhОбщая энергия солнечного излучения, получаемая Землей в верхних слоях атмосферы за час.
875,0001,000 PWhПриблизительная мощность последнего извержения супервулкана Йеллоустоун.
2,39 × 102,673 PWhПриблизительный суммарный выход супер-извержения кальдеры Ла-Гарита был вторым по значимости событием, произошедшим на Земле после мелового-палеогенового вымирания 65–66 миллионов лет назад. Удар астероида, ответственный за массовое вымирание, эквивалентный 100 тератоннам в тротиловом эквиваленте.
6 × 106,973 PWhРасчетная энергия при ударе, когда самый большой фрагмент кометы Шумейкера – Леви 9 ударил Юпитер, составляет что эквивалентно 6 миллионам мегатонн (6 триллионов тонн) в тротиловом эквиваленте.
9.32 × 1010,831 PWhЭнергия, выделившаяся при землетрясении и цунами 2011 Tōhoku, более чем в 200000 раз превышала поверхностную энергию и была рассчитана Геологической службой США в 3,9 × 10 джоулей, что немного меньше, чем при землетрясении в Индийском океане 2004 г. Это эквивалентно 9,32 тератон в тротиловом эквиваленте.
9.56 × 1011,110 PWhMegathrust землетрясения регистрируют огромные значения M W или общую выделенную энергию. Землетрясение 2004 г. в Индийском океане высвободило 9 560 гигатонн в тротиловом эквиваленте.
1 × 10116 222 PWhПриблизительная энергия, высвободившаяся, когда удар Чиксулуб вызвал массовое вымирание 65–66 миллионов лет назад оценивается в 100 тератон (т.е. 100 экзаграмм или приблизительно 220,462 квадриллиона фунтов) тротила (тератон равен 1 млн мегатонн). самое энергичное событие в истории Земли за сотни миллионов лет, гораздо более мощное, чем любое извержение вулкана, землетрясение или огненная буря. Такой взрыв за доли секунды уничтожил все в радиусе тысячи километров от удара. Такая энергия эквивалентна той, которая необходима для питания всей Земли в течение нескольких столетий.
3 × 10 - 119 × 10349 EWh до 14 ZWhБолее поздние оценки энергии ударного элемента Chicxulub поднялись до значений от 300 миллионов мегатонн до 11 900 миллионов мегатонн.
5.972 × 106,94 × 10 ВтчВзрывная энергия некоторого количества TNT масса Земли.
7,89 × 109,17 × 10 ВтчОбщая мощность солнечной энергии во всех направлениях за день.
1.98 × 102.3 × 10 WhВзрывная энергия некоторого количества TNT масса Солнца.
(2.4–4.8) × 10(2,8–5,6) × 10 Вт · чA взрыв сверхновой типа 1a выделяет 1–2 × 10 джоулей энергии, что составляет примерно 2,4–4,8 сотен миллиардов йоттатон (24–48 октиллионов (2,4– 4,8 × 10) мегатонн) тротила, что эквивалентно взрывной силе количества тротила, превышающего в триллион (10) раз больше массы планеты Земля. Это астрофизическая стандартная свеча, используемая для определения галактических расстояний.
(2.4–4.8) ×10(2.8–5.6) × 10 ВтчСамый большой из наблюдаемых типов сверхновых, гамма-всплески (гамма-всплески) высвобождают более 10 джоулей энергии.
1,3 × 101,5 × 10 ВтчСлияние двух черных дыр, в результате первое наблюдение гравитационных волн, выпущено 5,3 × 10 джоулей

Коэффициент относительной эффективности

Коэффициент относительной эффективности (коэффициент RE) связывает разрушающую способность взрывчатого вещества с мощностью TNT в единицах эквивалента TNT / кг (TNTe / кг). Фактор RE - это относительная масса TNT, которой эквивалентно взрывчатое вещество: чем больше RE, тем мощнее взрывчатое вещество.

Это позволяет инженерам определять правильные массы различных взрывчатых веществ при применении формул взрывания, разработанных специально для TNT. Например, если формула лесозаготовки требует заряд в 1 кг тротила, то исходя из коэффициента RE 2,38 для октанитрокубана, потребуется всего 1,0 / 2,38 (или 0,42) кг. делать ту же работу. Используя ТЭН, инженерам потребуется 1,0 / 1,66 (или 0,60) кг для получения тех же эффектов, что и 1 кг тротила. Для ANFO или нитрата аммония им потребуется 1,0 / 0,74 (или 1,35) кг или 1,0 / 0,32 (или 3,125) кг соответственно.

Расчет единственного коэффициента RE для взрывчатого вещества, однако, невозможен. Это зависит от конкретного случая или использования. Учитывая пару взрывчатых веществ, можно произвести удвоенную мощность ударной волны (это зависит от расстояния до измерительных приборов), но разница в способности прямой резки металла может быть в 4 раза выше для одного типа металла и в 7 раз выше для другого типа. металл. Относительные различия между двумя ВВ с кумулятивными зарядами будут еще больше. Приведенную ниже таблицу следует рассматривать как пример, а не как точный источник данных.

Некоторые примеры относительных коэффициентов эффективности
Взрывчатое вещество классаПлотность. (г / мл)Детонация. vel. (м / с) Относительная. эффективность
Нитрат аммония (AN + <0.5% H2O)0,8827000,32
Фульминат ртути (II) 4,4242500,51
Черный порошок (75% KNO 3 + 19% C + 6% S, древние взрывчатые вещества)1,656000,55
Tanerit Simply (93% гранулированный AN + 6% красный P + 1% C )0,9027500,55
динитрат гексамина (HDN)1,3050700,60
Динитробензол (DNB)1,5060250,60
HMTD (пероксид гексамина )0,8845200,74
ANFO (94% AN + 6% мазута)0,9252700,74
ТАТФ (пероксид ацетона )1,1853000,80
Товекс Экстра (AN водный гель) коммерческий продукт1,3356900,80
Hydromite 600 (AN водная эмульсия ) коммерческий продукт1,2455500,80
ANNMAL (66% AN + 25% NM + 5% Al + 3% C + 1% TETA )1,1653600,87
Amatol (50% TNT + 50% AN )1,5062900,91
Нитрогуанидин 1,3267500,95
Тринитротолуол (TNT)1,6069001,00
Гексанитростильбен (HNS)1,7070801,05
Нитмочевина 1,4568601,05
Тритонал (80% TNT + 20% алюминий ) *1,7066501,05
гидразинитрат никеля (NHN)1,7070001,05
Аматол (80% TNT + 20% AN )1,5565701,10
Нитроцеллюлоза (13,5% N, NC; AKA Guncotton)1,4064001,10
Нитрометан (NM)1,1363601.10
PBXW-126 (22% NTO, 20% RDX, 20% AP, 26% Al, 12% PU ) *1,8064501,10
Динитрат диэтиленгликоля (DEGDN)1,3866101,17
PBXIH-135 EB (42% HMX, 33% Al, 25% PCP - система TMETN ) *1.8170601.17
PBXN-109 (64% RDX, 20% Al, 16% HTPB в системе) *1,6874501,17
Триаминотринитробензол (ТАТБ)1,8075501,17
Пикриновая кислота (TNP)1,7173501,17
Тринитробензол (TNB)1,6073001,20
Тетритол (70 % тетрил + 30% TNT )1,6073701,20
динамит, нобелевский (75% NG + 23% диатомит )1,4872001,25
Тетрил 1,7177701,25
Torpex (он же HBX, 41% гексоген + 40% TNT + 18% Al + 1% воск ) *1,8074401,30
Состав B (63% RDX + 36% TNT + 1% воск )1,7278401,33
Состав C-3 (78% RDX )1,6076301,33
Состав C-4 (91% гексоген )1,5980401,37
Пентолит (56% ТЭН + 44% TNT )1,6675201,33
Semtex 1A ( 76% PETN + 6% RDX )1,5576701,35
Hexal (76% RDX + 20 % Al + 4% воск ) *1,7976401,35
RISAL P (50% IPN + 28% RDX + 15% Al + 4% Mg + 1% Zr ​​ + 2% NC ) *1,3959801,40
Гидразин мононитрат1,5985001,42
Смесь: 24% нитробензол + 76% TNM 1,4880601,50
Смесь: 30% нитробензол + 70% тетроксид азота 1,3982901,50
Нитроглицерин (NG)1,5977001,54
Метилнитрат (MN)1,2179001,54
Октол (80% HMX + 19% TNT + 1% DNT )1,8386901,54
Нитротриазолон (NTO)1,8781201,60
ДАДНЕ (1,1-диамино-2,2-динитроэтен, FOX-7)1,7783301,60
Гелигнит (92% NG + 7% нитроцеллюлоза )1,6079701,60
Plastics Gel® (в тюбике зубной пасты: 45% ТЭН + 45% NG + 5% DEGDN + 4% NC )1,5179401,60
Композиция A-5 (98% гексоген + 2% стеариновая кислота )1,6584701,60
Эритритолтетранитрат (ETN)1,7282061,60
Гексоген (RDX)1,7887001,60
PBXW-11 (96% HMX, 1% HyTemp, 3% DOA )1.8187201.60
Пентрит (ТЭН )1.7784001,66
динитрат этиленгликоля (EGDN )1,4983001,66
Тринитроазетидин (TNAZ)1,8586401,70
Octogen (HMX класс B)1,8691001,70
Гексанитрогексаазаизовюртцитан (HNIW; AKA CL-20)1,9793801,80
Гексанитробензол (HNB)1,9794001,85
MEDINA (метилендинитроамин)1,6587001,93
DDF (4,4'-динитро -3,3'-диазенофуроксан )1,98100001,95
Гептанитрокубан (HNC)1,929200Н / Д
Октанитрокубан (ONC)1,95106002,38

*: ТВХ (термобарические взрывчатые вещества) или EBX (усиленные взрывные взрывчатые вещества) в небольшом замкнутом пространстве могут иметь более чем вдвое большую разрушительную силу. Общая мощность алюминизированных смесей строго зависит от условий взрыва.

Примеры ядерной энергетики

Ядерное оружие и самые мощные образцы неядерного оружия
Оружие Общая мощность. (килотонн в тротиловом эквиваленте )Масса. (кг)Относительная. эффективность
Используемая бомба в Оклахома-Сити (ANFO на основе гоночного топлива )0,001823000,78
бомба GBU-57 (Massive Ordnance Penetrator, MOP)0,003513,6000,26
Большой шлем (Землетрясение бомба, M110)0,00659,9000,66
BLU-82 (Daisy Cutter)0,00756,8001,10
MOAB (неядерная бомба, GBU-43)0,0119,8001,13
FOAB (усовершенствованная термобарическая бомба, ATBIP)0,0449,1004,83
W54, Mk-54 (Дэви Крокетт)0,022231000
W54, B54 (SADM)1,02343,500
Гипотетический ядерный чемодан 2,53180,000
Толстяк (сброшено на Нагасаки) Атомная бомба 2046004500
Классическое (одностадийное) деление Атомная бомба 2242050,000
W88 современная термоядерная боеголовка (MIRV )4703551,300,000
Типовой (двух- стадия) ядерная бомба 500–1000650–1120900000
W56 термоядерная боеголовка1,200272–3084,960,000
ядерная бомба B53 (двухступенчатая)9,00040502,200,000
B41 ядерная бомба (трехступенчатая)25,00048505,100,000
Царь ядерная бомба (трехступенчатая)50,000–56,00026,5002,100,000

См. Также

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-09 06:09:54
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте