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 como 4,184 gigajulios (1 gigacaloría), que es la energía aproximada liberada en la detonación de una tonelada métrica (1000 kilogramos) de TNT. En otras palabras, por cada gramo de TNT que explota, 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.
Kiloton y megatón
El "kilotón (equivalente de TNT)" es una unidad de energía equivalente a 4,184 terajulios (4,184×1012 J).
El "megatón (equivalente de TNT)" es una unidad de energía equivalente a 4,184 petajulios (4,184×1015 J).
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.
Derivación histórica del valor
Se pueden calcular valores alternativos de equivalencia de TNT según la propiedad que se esté comparando y en qué momento de los dos procesos de detonación se midan los valores.
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.
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 las temperaturas de las bolas de fuego lo suficientemente altas como para que algunos de esos productos se quemen con el oxígeno atmosférico.
Estas diferencias pueden ser sustanciales. Por razones de seguridad, se ha establecido un rango de 2673–6702 J para un gramo de TNT en caso de explosión.
Por lo tanto, se puede afirmar que una bomba nuclear tiene un rendimiento de 15 kt (6,3×1013 J), pero la explosión de una pila real de 15.000 toneladas de TNT puede producir (por ejemplo) 8×1013 J debido a la oxidación adicional de carbono/hidrocarburos que no está presente con pequeñas cargas al aire libre.
Estas complicaciones han sido evitadas por la convención. La energía liberada por un gramo de TNT se definió arbitrariamente como 4.184 J, 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.
Grams TNT | Signatura | Tons TNT | Signatura | Energy [joules] | Energy [Wh] | Pérdida de masa corresponsal |
---|---|---|---|---|---|---|
miligramos de TNT | mg | nanoton of TNT | nt | 4.184 J or 4.184 joules | 1.162 mWh | 46.55 fg |
gramo de TNT | g | microton of TNT | μt | 4.184×103 J o 4.184 kilojoules | 1.162 Wh | 46.55 pg |
kilogramo de TNT | kg | milliton of TNT | # | 4.184×106 J o 4.184 megajoules | 1.162 kWh | 46.55 ng |
megagrama de TNT | Mg | tonelada de TNT | t | 4.184×109 J o 4.184 gigajoules | 1.162 MWh | 46.55 μg |
gigagrama de TNT | Gg | kilotón de TNT | kt | 4.184×1012 J o 4.184 terajoules | 1.162 GWh | 46.55 mg |
teragrama de TNT | Tg | megatón de TNT | Mt | 4.184×1015 J o 4.184 petajoules | 1.162 TWh | 46.55 g |
petagrama de TNT | Pg | gigatón de TNT | Gt | 4.184×1018 J o 4.184 exajoules | 1.162 PWh | 46.55 kg |
Conversión a otras unidades
El equivalente de 1 tonelada de TNT es aproximadamente:
- 1.0×109 calorías
- 4.184×109 joules
- 3.96831×106 Unidades térmicas británicas
- 3.086×109 pie-pounds
- 1.162×103 kilovatio-horas
- 2.611×1028 electronvolts
Ejemplos
Factor de eficacia relativa
El factor de efectividad relativa (factor RE) relaciona el poder de demolición 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 lo 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.
Explosivo, grado | Densidad (g/ml) | Detonación vel. (m/s) | Relativo eficacia |
---|---|---|---|
Nitrato de amonio (AN + 0,5% H2O) | 0.88 | 2.700 | 0.32 |
Mercurio(II) fulminate | 4.42 | 4,250 | 0.51 |
Polvo negro (75% KNO3 + 19% C + 6% S, antiguo bajo explosivo) | 1.65 | 400 | 0,555 |
Dinitrate de hexamina (HDN) | 1.30 | 5.070 | 0.60 |
Dinitrobenzene (DNB) | 1.50 | 6.025 | 0.60 |
HMTD ( peróxido de hexamina) | 0.88 | 4,520 | 0,74 |
ANFO (94% AN + 6% aceite de combustible) | 0.92 | 4.200 | 0,74 |
Nitrato de urea | 1.67 | 4.700 | 0,777 |
TATP ( peróxido de acetona) | 1.18 | 5.300 | 0.80 |
Producto comercial Tovex Extra (AN gel de agua) | 1.33 | 5.690 | 0.80 |
Hydromite 600 (AN water emulsion) producto comercial | 1.24 | 5.550 | 0.80 |
ANNMAL (66% AN + 25% NM + 5% Al + 3% C + 1% TETA) | 1.16 | 5.360 | 0.87 |
Amatol (50% TNT + 50% AN) | 1.50 | 6.290 | 0.91 |
Nitroguanidine | 1.32 | 6.750 | 0.95 |
Trinitrotolueno (TNT) | 1.60 | 6.900 | 1.00 |
Hexanitrostilbeno (HNS) | 1.70 | 7,080 | 1.05 |
Nitrourea | 1.45 | 6.860 | 1.05 |
Tritonal (80% TNT + 20% de aluminio) | 1.70 | 6.650 | 1.05 |
Nitrato de hidracina de níquel (NHN) | 1.70 | 7.000 | 1.05 |
Amatol (80% TNT + 20% AN) | 1.55 | 6.570 | 1.10 |
Nitrocellulose (13,5% N, NC; AKA guncotton) | 1.40 | 6.400 | 1.10 |
Nitrometano (NM) | 1.13 | 6.360 | 1.10 |
PBXW-126 (22% NTO, 20% RDX, 20% AP, 26% Al, 12% PU sistema) | 1.80 | 6.450 | 1.10 |
Diethylene glycol dinitrate (DEGDN) | 1.38 | 6.610 | 1.17 |
PBXIH-135 EB (42% HMX, 33% Al, 25% PCP-TMETN sistema) | 1.81 | 7,060 | 1.17 |
PBXN-109 (64% RDX, 20% Al, 16% HTPB's system) | 1.68 | 7.450 | 1.17 |
Triaminotrinitrobenceno (TATB) | 1.80 | 7.550 | 1.17 |
Ácido pícrico (TNP) | 1.71 | 7.350 | 1.17 |
Trinitrobenceno (TNB) | 1.60 | 7.300 | 1.20 |
Tetrytol (70% tetryl + 30% TNT) | 1.60 | 7.370 | 1.20 |
Dynamite, Nobel (75% NG + 23% diatomita) | 1.48 | 7.200 | 1.25 |
Tetryl | 1.71 | 770 | 1.25 |
Torpex (aka HBX, 41% RDX + 40% TNT + 18% Al + 1% wax) | 1.80 | 7.440 | 1.30 |
Composición B (63% RDX + 36% TNT + 1% de cera) | 1.72 | 7.840 | 1.33 |
Composición C-3 (78% RDX) | 1.60 | 7.630 | 1.33 |
Composición C-4 (91% RDX) | 1.59 | 8.040 | 1.34 |
Pentolite (56% PETN + 44% TNT) | 1.66 | 7.520 | 1.33 |
Semtex 1A (76% PETN + 6% RDX) | 1.55 | 7,670 | 1.35 |
Hexal (76% RDX + 20% Al + 4% wax) | 1.79 | 7.640 | 1.35 |
RISAL P (50% IPN + 28% RDX + 15% Al + 4% Mg + 1% Zr + 2% NC) | 1.39 | 5.980 | 1.40 |
Nitrato de hidrazina | 1.59 | 8.500 | 1.42 |
Mezcla: 24% nitrobenceno + 76% TNM | 1.48 | 8.060 | 1.50 |
Mezcla: 30% nitrobenceno + 70% de tetroxido de nitrógeno | 1.39 | 8.290 | 1.50 |
Nitroglicerina (NG) | 1.59 | 7.700 | 1.54 |
Nitrato de metil (MN) | 1.21 | 7.900 | 1.54 |
Octol (80% HMX + 19% TNT + 1% DNT) | 1.83 | 8.690 | 1.54 |
Nitrotriazolon (NTO) | 1.87 | 8,120 | 1.60 |
DADNE (1,1-diamino-2,2-dinitroethene, FOX-7) | 1.77 | 8.330 | 1.60 |
Gelignite (92% NG + 7% nitrocelulosa) | 1.60 | 7,970 | 1.60 |
Gel® de plástico (en tubo de pasta de dientes: 45% PETN + 45% NG + 5% DEGDN + 4% NC) | 1.51 | 7.940 | 1.60 |
Composición A-5 (98% RDX + 2% ácido esteárico) | 1.65 | 8.470 | 1.60 |
Erythritol tetranitrate (ETN) | 1.72 | 8.206 | 1.60 |
Hexógeno (RDX) | 1.78 | 8.600 | 1.60 |
PBXW-11 (96% HMX, 1% HyTemp, 3% DOA) | 1.81 | 8.720 | 1.60 |
Pentrite (PETN) | 1.77 | 8.400 | 1.66 |
Etileno glicol dinitrate (EGDN) | 1.49 | 8.300 | 1.66 |
MEDINA (Metileno dinitroamina) | 1.65 | 8.700 | 1.70 |
Trinitroazetidine (TNAZ) | 1.85 | 8.640 | 1.70 |
Octógeno (HMX grado B) | 1.86 | 9.100 | 1.70 |
Hexanitrobenzene (HNB) | 1.97 | 9.340 | 1.80 |
Hexanitrohexaazaisowurtzitane (HNIW; AKA CL-20) | 1.97 | 9.500 | 1.90 |
DDF (4,4’-Dinitro-3,3’-diazenofuroxan) | 1.98 | 10.000. | 1.95 |
Heptanitrocubana (HNC) | 1.92 | 9.200 | N/A |
Octanitrocubana (ONC) | 1.95 | 10.600 | 2.38 |
Octaazacubana (OAC) | 2.69 | 15.000 | > |
Ejemplos nucleares
Weapon | Producción total (kilotos de TNT) | Peso (kg) | Relativo eficacia |
---|---|---|---|
Bomba utilizada en Oklahoma City (ANFO basado en combustible de carreras) | 0,0018 | 2.300 | 0,78 |
GBU-57 bomb (Massive Ordnance Penetrator, MOP) | 0,0035 | 13.600 | 0,266 |
Grand Slam (Earthquake bomba, M110) | 0,0065 | 9.900 | 0.66 |
BLU-82 (Daisy Cutter) | 0,0075 | 6.800 | 1.10 |
MOAB (bomba no nuclear, GBU-43) | 0,011 | 9.800 | 1.13 |
FOAB (bomba termobárica avanzada, ATBIP) | 0,044 | 9.100 | 4.83 |
W54, Mk-54 (Davy Crockett) | 0,022 | 23 | 1.000 |
W54, B54 (SADM) | 1.0 | 23 | 43,500 |
Maleta hipotética nuca | 2.5 | 31 | 80.000 |
Hombre Gordo (traído en Nagasaki) | 20 | 4.600 | 4.500 |
Classic (un escenario) fisión A-bomb | 22 | 420 | 50.000 |
Ojivas termonucleares modernas W88 (MIRV) | 470 | 355 | 1.300,000 |
Típica (dos etapas) bomba nuclear | 500–1000 | 650–1,120 | 900.000 |
W56 cabeza de guerra termonuclear | 1.200 | 272-308 | 4.960.000 |
Bomba nuclear B53 (dos etapas) | 9.000 | 4.050 | 2.200.000 |
B41 bomba nuclear (tres etapas) | 25.000 | 4.850 | 5.100.000 |
Tsar bomba nuclear (tres etapas) | 50.000 a 56.000 | 26,500 | 2.100.000 |
Antimateria | 43.000 | 1 | 43.000 millones |
Operación Dominic Housatonic (dos etapas) | 9,960 | 3.239 | 3.042.400 |
Véase también
- Brisance
- Cantidad explosiva neta
- Producción de armas nucleares
- Órdenes de magnitud (energía)
- Factor de eficacia relativa
- Tabla de velocidades explosivas de detonación
- Ton
- Tonne
- toneladas de equivalente al petróleo, una unidad de energía casi exactamente 10 toneladas de TNT
Referencias
Notas de pie de página
- ^ Equivalencia entre masa y energía.
- ^ La constante solar del sol es de 1370 vatios por metro cuadrado y la Tierra tiene una superficie transversal 2.6×1014 metros cuadrados.
- ^ a b La constante solar del sol es de 1370 vatios por metro cuadrado y la Tierra tiene una superficie transversal 2.6×1014 metros cuadrados.
- ^ 1 hora equivale a 3600 segundos.
- ^ 1 día equivale a 86400 segundos.
- ^ a b c d e f g TBX (explosivos termobáricos) o EBX (explosivos de explosión mejorados), en un espacio pequeño y confinado, pueden tener más del doble del poder de destrucción. El poder total de las mezclas aluminizadas depende estrictamente de la condición de las explosiones.
- ^ a b Valores predecidos
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