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. Una tonelada de equivalente de TNT es una unidad de energía definida por convención como4,184 gigajulios  (1 gigacaloría  ). ^{[ 1 ]} Es la energía aproximada liberada en la detonación de una tonelada métrica (megagramo) de trinitrotolueno (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 materiales explosivos convencionales , de los cuales el TNT es un ejemplo típico, aunque otros explosivos convencionales como la dinamita contienen más energía. Un concepto relacionado es la magnitud física masa equivalente a TNT (o masa de equivalente a TNT ), ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} expresada en las unidades de masa habituales y sus múltiplos: kilogramo (kg), megagramo (Mg) o tonelada (t), etc.

La unidad se usa habitualmente para describir la potencia de las armas nucleares . Los bombardeos atómicos de Hiroshima y Nagasaki en 1945 utilizaron las bombas Little Boy y Fat Man , con potencias de 15 y 20 kilotones respectivamente. ^{[ 6 ]} Durante la carrera armamentística nuclear , se desarrollaron armas termonucleares con potencias en el rango de los megatones. El arma nuclear más grande jamás probada fue la Tsar Bomba, con 50 megatones. ^{[ 7 ]} Solo un puñado de pruebas nucleares superaron los 10 megatones. Las armas nucleares estratégicas modernas tienen potencias de al menos 100 kilotones. ^{[ 8 ]}

El " kilotón (de equivalente de TNT)" es una unidad de energía igual a 4,184 terajulios (4,184 × 10 ¹²  J ). ^{[ 1 ]} Un kilotón de TNT se puede visualizar como un cubo de TNT de 8,46 metros (27,8 pies) de lado. 

El " megatón (de equivalente de TNT)" es una unidad de energía igual a 4,184 petajulios (4,184 × 10 ¹⁵  J ). ^{[ 1 ]}

El kilotón y el megatón de equivalente de TNT se han utilizado tradicionalmente para describir la energía liberada 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 impactos de asteroides .

Se pueden calcular valores alternativos para la equivalencia de TNT según la propiedad que se esté comparando y el momento en que se midan los valores en los dos procesos de detonación. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}

Cuando, por ejemplo, la comparación se basa en el rendimiento energético, la energía de un explosivo se expresa normalmente, a efectos químicos, como el trabajo termodinámico producido por su detonación. Para el TNT, este valor se ha medido con precisión en 4686  J/g a partir de una amplia muestra de experimentos de explosión aérea, y se ha calculado teóricamente en 4853  J/g. ^{[ 13 ]}

Sin embargo, incluso sobre esta base, comparar el rendimiento energético real de un dispositivo nuclear grande con el de una explosión de TNT puede resultar ligeramente impreciso. Las pequeñas explosiones de TNT, especialmente al aire libre, no suelen quemar las partículas de carbono ni los hidrocarburos resultantes. La expansión del gas y los cambios de presión tienden a detener rápidamente la combustión. Una gran explosión de TNT al aire libre puede mantener temperaturas de la bola de fuego lo suficientemente altas como para que algunos de esos productos se quemen con el oxígeno atmosférico. ^{[ 14 ]}

Tales diferencias pueden ser sustanciales. Por motivos de seguridad, un rango tan amplio como Se ha indicado que un gramo de TNT tiene un rendimiento de 2.673–6.702 J al explotar. ^{[ 15 ]} 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 un realUna pila de 15.000 toneladas de TNT puede 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. ^{[ 14 ]}

Estas complicaciones se han evitado por convención. La energía liberada por un gramo de TNT se definió arbitrariamente por convención como 4184  J, ^{[ 1 ]} que es exactamente una kilocaloría .

1 tonelada de equivalente de TNT es aproximadamente: ^{[ 1 ]}

• 1,0 × 10⁹ calorías^​
• 4,184 × 10⁹ julios^​
• 3,968 31 × 10 ⁶ unidades térmicas británicas
• 3,086 × 10⁹ ^libras -pie
• 1,162 × 10³ ^kilovatios -hora
• 2,611 × 10²⁸ electronvoltios^​
• 4,655 × 10 ⁻⁸ kilogramos de masa equivalente ^{[ 16 ]}

El factor de efectividad relativa (factor RE) relaciona el poder de demolición de un explosivo con el del TNT , expresado en unidades de equivalente de TNT por kilogramo (TNTe/kg). El factor RE representa 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 de energía de reacción (RE) de 2,38 del octanitrocubano , se necesitarían solo 1,0/2,38 (o 0,42) kg para realizar el mismo trabajo. Con PETN , los ingenieros necesitarían 1,0/1,66 (o 0,60) kg para obtener los mismos efectos que con 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.

Calcular un único factor de energía residual (RE) para un explosivo es, sin embargo, imposible. Depende del caso o uso específico. Si comparamos dos explosivos, uno de los cuales produce el doble de onda expansiva (esto depende de la distancia entre los instrumentos de medición), la diferencia en la capacidad de corte directo de metales puede ser cuádruple para un tipo de metal y séptuple para otro. Las diferencias relativas entre dos explosivos con cargas huecas serán aún mayores. La tabla que aparece a continuación debe considerarse un ejemplo y no una fuente de datos precisa.

• Brisance
• Cantidad neta de explosivo
• rendimiento de las armas nucleares
• Órdenes de magnitud (energía)
• Tabla de velocidades de detonación de explosivos
• Una tonelada de petróleo equivalente , una unidad de energía que equivale casi exactamente a 10 toneladas de TNT.

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Investigación ;