Перевод джоулей в тротиловый эквивалент

Тротиловый эквивалент — TNT equivalent

Основная информация Система единиц Нестандартный Единица энергия Символ т или тонна тротила Конверсии 1 т в . . равно . Базовые единицы СИ ≈ 4,184 гигаджоулей CGS 10 9 калорий

Тротиловый эквивалент — это условное обозначение энергии, обычно используемое для описания энергии, выделяющейся при взрыве. Тонна тротила является единицей энергии определяется этой конвенцией быть 4,184 гигаджоулей , что примерно соответствует энергии, выделяемой при взрыве метрической тонны (1000 кг) тротила . Другими словами, на каждый грамм взорванного тротила Выделяется 4184 джоуля (или одна большая калория = 1000 калорий ) энергии.

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

Содержание

Килотонна и мегатонна

« Килотонна (тротилового эквивалента)» — единица энергии, равная 4,184 тераджоуля ( 4,184 × 10 12 Дж ).

« Мегатонна (тротила)» — единица энергии, равная 4,184 петаджоуля ( 4,184 × 10 15 Дж ).

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

Историческое происхождение стоимости

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

Если, например, сравнение проводится по выработке энергии, энергия взрывчатого вещества обычно выражается для химических целей как термодинамическая работа, производимая 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 этом основании сравнение фактических выходов энергии большого ядерного устройства и взрыва тротила может быть немного неточным. 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 атмосферным кислородом.

Такие различия могут быть существенными. В целях безопасности широкий диапазон: 2673–6702 Дж на грамм тротила после взрыва.

Итак, можно констатировать, что ядерная бомба имеет мощность 15 кт ( 6,3 × 10 13 Дж ); но настоящий взрыв Куча тротила 15 000 тонн может дать (например) 8 × 10 13 Дж из-за дополнительного окисления углерода / углеводородов, отсутствующего при небольших зарядках на открытом воздухе.

Эти сложности обходятся условностью. Энергия, выделяемая одним граммом тротила, была условно определена как 4184 Дж, что составляет ровно одну килокалорию .

Килотонну тротила можно визуализировать как куб из тротила со стороной 8,46 метра (27,8 фута).

Граммы TNT	Символ	Тонны тротила	Символ	Энергия [Джоули]	Энергия [Втч]	Соответствующая потеря массы	—	миллиграмм THT	мг	нанотонна THT	нт	46,55 фг
грамм тротила	грамм	микротонна тротила	μt	4,184 × 10 3 Дж или 4,184 килоджоулей	1,162 Втч	46,55 пг
килограмм в тротиловом эквиваленте	кг	миллилитр тротила	мт	4,184 × 10 6 Дж или 4,184 мегаджоулей	1,162 кВтч	46,55 нг
мегаграмма тротила	Mg	тонна тротила	т	4,184 × 10 9 Дж или 4,184 гигаджоулей	1,162 МВтч	46,55 мкг
гигаграмма ТНТ	Gg	килотонна тротила	kt	4,184 × 10 12 Дж или 4,184 тераджоуля	1,162 ГВтч	46,55 мг
тераграмма TNT	Tg	мегатонна тротила	Mt	4,184 × 10 15 Дж или 4,184 петаджоуля	1,162 ТВтч	46,55 г
петаграмма TNT	Стр.	гигатонна тротила	Gt	4,184 × 10 18 Дж или 4,184 экзаджоуля	1,162 ПВтч	46,55 кг

Преобразование в другие единицы

Эквивалент 1 тонны в тротиловом эквиваленте составляет примерно:

Примеры

Мегатонны тротила	Энергия [Втч]	Описание
1 × 10 −12	1,162 Втч	≈ 1 калория пищи (большая калория, ккал), которая представляет собой приблизительное количество энергии, необходимое для повышения температуры одного килограмма воды на один градус Цельсия при давлении в одну атмосферу .
1 × 10 −9	1,162 кВтч	В контролируемых условиях один килограмм тротила может разрушить (или даже уничтожить) небольшой автомобиль.
1 × 10 −8	11,62 кВтч	Приблизительная лучистая тепловая энергия, выделяемая во время трехфазного дугового замыкания , 600 В, 100 кА, в отсеке размером 0,5 м × 0,5 м × 0,5 м (20 дюймов × 20 дюймов × 20 дюймов) за период в 1 секунду.
1,2 × 10 −8	13,94 кВтч	12 кг тротила, использованного при взрыве коптской церкви в Каире , Египет, 11 декабря 2016 г., в результате которого погибли 25 человек.
(1–44) × 10 −6	1,16–51,14 МВтч	Мощность обычных бомб составляет 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 × 10 −6	2,90 МВтч	В телешоу Разрушители мифов использовали 2,5 тонны ANFO для изготовления «самодельных» алмазов.
5 × 10 −4	581 МВтч	Настоящий заряд 0,5 килотонны в тротиловом эквиваленте (2,1 ТДж) в операции «Матросская шляпа» . Если бы заряд был полной сферой, это было бы 1 килотонна тротила (4,2 ТДж).

1,2 × 10 −3 2,088 ГВтч Предполагаемый выход 2750 тонн нитрата аммония в результате взрыва в Бейруте , в результате которого первоначально погибли 137 человек в ливанском порту и рядом с ним в 18:00 по местному времени во вторник, 4 августа 2020 г. Независимое исследование, проведенное экспертами Группы исследований взрывов и воздействий при Университете Шеффилда предсказывает, что лучшая оценка мощности взрыва в Бейруте составит 0,5 килотонны в тротиловом эквиваленте, а разумная оценка — 1,12 килотонны в тротиловом эквиваленте. (1–2) × 10 −3 1,16–2,32 ГВтч Предполагаемая мощность взрыва Оппау, в результате которого погибло более 500 человек на немецком заводе удобрений в 1921 году. 2,3 × 10 −3 2,67 ГВтч Количество солнечной энергии, падающей на 4000 м 2 (1 акр) земли в год, составляет 9,5 ТДж (2650 МВт-ч) (в среднем по поверхности Земли). 2,9 × 10 −3 3,49 ГВтч Взрыв Галифаксе в 1917 году была случайной детонации 200 тонн тротила и 2300 тонн пикриновой кислоты 4 × 10 −3 9,3 ГВтч Minor Scale , обычный взрыв в Соединенных Штатах в 1985 году, в котором использовалось 4744 тонны взрывчатого вещества ANFO для обеспечения масштабированного эквивалентного взрыва ядерного устройства мощностью восемь килотонн (33,44 ТДж), считается крупнейшим запланированным взрывом обычных взрывчатых веществ в истории. (1.5-2) × 10 -2 17,4–23,2 ГВтч Little Boy атомной бомбы , сброшенной на Хиросиму 6 августа 1945 года взорвалась с энергией около 15 килотонн тротила (63 TJ), и Толстяк атомной бомбы , сброшенной на Нагасаки 9 августа 1945 года взорвалась с энергией около 20 килотонн в тротиловом эквиваленте (84 ТДж). Современное ядерное оружие в арсенале США находится в диапазоне мощности от 0,3 кт (1,3 ТДж) до эквивалента 1,2 Мт (5,0 ПДж) для стратегической бомбы B83 . 1 1,16 ТВтч Энергии, содержащейся в одной мегатонне тротила (4,2 ПДж), достаточно для питания среднего американского дома в течение 103000 лет. По оценкам, верхний предел взрывной мощности Тунгусского события в 30 Мт (130 ПДж) может обеспечивать энергию в одном и том же среднем доме в течение более 3 100 000 лет. Энергия этого взрыва могла привести в действие все Соединенные Штаты в течение 3,27 дня. 4 4,6 ТВтч Самая большая водородная бомба, которую взорвал Китай, составляет 4 мегатонны в тротиловом эквиваленте. 8,6 10 ТВтч Энергия, выделяемая типичным тропическим циклоном за одну минуту, в основном за счет конденсации воды. Ветер составляет 0,25% этой энергии. 21,5 25 ТВтч Полное преобразование 1 кг вещества в чистую энергию даст теоретический максимум ( E = mc 2 ) 89,8 петаджоулей, что эквивалентно 21,5 мегатонн в тротиловом эквиваленте. Такого метода полной конверсии, как объединение 500 граммов вещества с 500 граммами антивещества, пока не удалось. В случае протон- антипротонной аннигиляции примерно 50% выделяющейся энергии уйдет в виде нейтрино , которые практически невозможно обнаружить. События электрон-позитронной аннигиляции полностью излучают свою энергию в виде гамма-лучей . 24 28 ТВтч Приблизительная общая мощность извержения вулкана Сент-Хеленс в 1980 году . 100 29–116 ТВтч СССР разработал прототип оружия, по прозвищу Царь Бомба , который был испытан при 50 Mt (210 PJ), но имел максимальный теоретический выход 100 Mt (420 PJ). 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. 26,3 30,6 ТВтч Мегатрастовые землетрясения В результате землетрясения в Индийском океане в 2004 году была получена рекордная энергия разрыва поверхности M _E , или потенциальный ущерб в 26,3 мегатонн в тротиловом эквиваленте (110 ПДж). 200 232 ТВтч Суммарная энергия, высвободившаяся в результате извержения Кракатау 1883 года в Голландской Ост-Индии (современная Индонезия). 540 628 ТВтч Общая энергия , произведенная во всем мире всех ядерных испытаний и борьбы в сочетании с 1940 — х годов до настоящего времени не около 540 мегатонн. 1,460 1,69 ПВтч Общий мировой ядерный арсенал составляет около 15 000 ядерных боеголовок с разрушительной мощностью около 1460 мегатонн или 1,460 гигатонн (1460 миллионов тонн) в тротиловом эквиваленте. Это эквивалент 6,11х10 21 джоулей энергии. 33 000 38 ПВтч Суммарная энергия, высвободившаяся в результате извержения горы Тамбора в 1815 году на острове Сумбава в Индонезии. 104 400 121 ПВтч Общая энергия солнечного излучения, получаемая Землей в верхних слоях атмосферы за час. 875 000 1000 ПВтч Примерная мощность последнего извержения супервулкана Йеллоустоун . 2,39 × 10 6 2 673 ПВтч Приблизительный 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 × 10 6 6,973 ПВтч Расчетная энергия при ударе, когда самый большой фрагмент кометы Шумейкера – Леви 9 ударился о Юпитер , эквивалентна 6 миллионам мегатонн (6 триллионов тонн) в тротиловом эквиваленте. 9,32 × 10 6 10,831 ПВтч Энергия, высвободившаяся в результате землетрясения и цунами Тохоку 2011 года, более чем в 200000 раз превышала поверхностную энергию и была рассчитана Геологической службой США в 3,9 × 10 22 джоулей, что немного меньше, чем при землетрясении 2004 г. в Индийском океане. Это эквивалентно 9,32 тератонн в тротиловом эквиваленте. 9,56 × 10 6 11,110 ПВтч Мегаземлетрясение запись огромный M _W значений, или полная энергия , выделившаяся. Землетрясения 2004 в Индийском океане выпустили 9,560 гигатонн в тротиловом эквиваленте. 1 × 10 8 116 222 ПВтч Приблизительная энергия, высвободившаяся, когда удар Чиксулуб привел к массовому вымиранию 65–66 миллионов лет назад, по оценкам, равнялся 100 тератонам (т.е. 100 экзаграммам или приблизительно 220,462 квадриллионам фунтов) тротила (тератон равен 1 миллиону мегатонн). самое энергичное событие в истории Земли за сотни миллионов лет, намного 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 8 — 119 × 10 8 349 EWh до 14 ZWh По более поздним оценкам, энергия ударника Chicxulub поднялась до уровня от 300 миллионов мегатонн до 11 900 миллионов мегатонн. 5,972 × 10 15 6,94 × 10 27 Втч Взрывная энергия количества тротила массы Земли . 7,89 × 10 15 9,17 × 10 27 Вт · ч Общая мощность солнечной энергии во всех направлениях в день. 1,98 × 10 21 2,3 × 10 33 Втч Взрывная энергия количества тротила массы Солнца . (2,4–4,8) × 10 28 (2,8–5,6) × 10 40 Вт · ч Типа 1a сверхновой взрыв испускает 1- 2 × 10 44 джоулей энергии, что составляет примерно 2,4–4,8 сотен миллиардов йоттатон (24–48 октиллионов (2,4– 4,8 × 10 28 ) мегатонн) тротила, что эквивалентно взрывной силе количества тротила, превышающего массу планеты Земля в триллион (10 12 ) раз. Это стандартная астрофизическая свеча, используемая для определения галактических расстояний. (2,4–4,8) × 10 30 (2,8–5,6) × 10 42 Вт · ч Самый крупный из наблюдаемых сверхновых — гамма-всплески (GRB) — выделяет более 10 46 джоулей энергии. 1,3 × 10 32 1,5 × 10 44 Втч Слияние двух черных дыр, в результате которого впервые наблюдаются гравитационные волны , выпустило 5,3 × 10 47 джоулей

Коэффициент относительной эффективности

Относительный коэффициент эффективности (коэффициент RE) связывает разрушающую способность взрывчатого вещества и тротила в единицах эквивалента тротила / 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 взрывных работ, разработанных специально для TNT. Например, если формула лесозаготовки требует заряда в 1 кг тротила, то, исходя из коэффициента RE октанитрокубана, равного 2,38, для выполнения той же работы потребуется всего 1,0 / 2,38 (или 0,42) кг его. При использовании тэна инженерам потребуется 1,0 / 1,66 (или 0,60) кг для получения тех же эффектов, что и 1 кг тротила. С ANFO или нитратом аммония им потребуется 1,0 / 0,74 (или 1,35) кг или 1,0 / 0,32 (или 3,125) кг соответственно.

Однако вычислить единичный коэффициент RE для взрывчатого вещества невозможно. 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 факторов эффективности

Взрывоопасный, сорт	Плотность (г / мл)	Уровень детонации . (РС)	Относительная эффективность
Нитрат аммония (AN +	1,33	5690	0,80
Hydromite 600 ( вода эмульсии ) коммерческий продукт ,	1,24	5550	0,80
ANNMAL (66% AN + 25% NM + 5% Al + 3% C + 1% TETA )	1,16	5360	0,87
Аматол (50% TNT + 50% AN )	1,50	6290	0,91
Нитрогуанидин	1,32	6750	0,95
Тринитротолуол (TNT)	1,60	6900	1,00
Гексанитростильбен (HNS)	1,70	7080	1.05
Нитмочевина	1,45	6860	1.05
Тритонал (80% TNT + 20% алюминия ) *	1,70	6650	1.05
Нитрат гидразина никеля (NHN)	1,70	7000	1.05
Аматол (80% TNT + 20% AN )	1,55	6570	1,10
Нитроцеллюлоза (13,5% N, NC; AKA Guncotton)	1,40	6400	1,10
Нитрометан (НМ)	1.13	6360	1,10
PBXW-126 (22% NTO, 20% RDX , 20% AP , 26% Al , 12% PU в системе) *	1,80	6450	1,10
Динитрат диэтиленгликоля (ДЭГДН)	1,38	6610	1.17
PBXIH-135 EB (42% HMX , 33% Al , 25% PCP — система TMETN ) *	1,81	7060	1.17
PBXN-109 (64% RDX , 20% Al , 16% HTPB в системе) *	1,68	7450	1.17
Триаминотринитробензол (ТАТБ)	1,80	7550	1.17
Пикриновая кислота (TNP)	1,71	7350	1.17
Тринитробензол (TNB)	1,60	7300	1,20
Тетритол (70% тетрил + 30% тротил )	1,60	7370	1,20
Динамит , Нобелевский (75% NG + 23% диатомит )	1,48	7200	1,25
Тетрил	1,71	7770	1,25
Torpex (также известный как HBX, 41% RDX + 40% TNT + 18% Al + 1% воск ) *	1,80	7440	1,30
Состав B (63% RDX + 36% TNT + 1% воск )	1,72	7840	1,33
Состав C-3 (78% RDX )	1,60	7630	1,33
Состав C-4 (91% RDX )	1,59	8040	1,37
Пентолит (56% ТЭН + 44% ТНТ )	1,66	7520	1,33
Семтекс 1А (76% ТЭН + 6% гексоген )	1,55	7670	1,35
Гексал (76% гексоген + 20% алюминия + 4% воск ) *	1,79	7640	1,35
RISAL P (50% IPN + 28% RDX + 15% Al + 4% Mg + 1% Zr + 2% NC ) *	1,39	5980	1,40
Мононитрат гидразина	1,59	8500	1,42
Смесь: 24% нитробензола + 76% TNM	1,48	8060	1,50
Смесь: 30% нитробензола + 70% тетроксида азота.	1,39	8290	1,50
Нитроглицерин (НГ)	1,59	7700	1,54
Метилнитрат (MN)	1,21	7900	1,54
Октол (80% HMX + 19% TNT + 1% DNT )	1,83	8690	1,54
Нитротриазолон (НТО)	1,87	8120	1,60
ДАДНЭ ( 1,1-диамино-2,2-динитроэтен , FOX-7)	1,77	8330	1,60
Гелигнит (92% NG + 7% нитроцеллюлоза )	1,60	7970	1,60
Plastics Gel® (в тюбике зубной пасты: 45% PETN + 45% NG + 5% DEGDN + 4% NC )	1,51	7940	1,60
Состав А-5 (98% гексоген + 2% стеариновой кислоты )	1,65	8470	1,60
Эритритолтетранитрат (ETN)	1,72	8206	1,60
Гексоген (гексоген)	1,78	8700	1,60
PBXW-11 (96% HMX , 1% HyTemp , 3% DOA )	1,81	8720	1,60
Пентрит ( ТЭН )	1,77	8400	1,66
Динитрат этиленгликоля ( EGDN )	1,49	8300	1,66
Тринитроазетидин (TNAZ)	1,85	8640	1,70
Октоген ( октоген марки B)	1,86	9100	1,70
Гексанитрогексаазаизовюрцитан (HNIW; AKA CL-20)	1,97	9380	1,80
Гексанитробензол (HNB)	1,97	9400	1,85
MEDINA (метилен динитроамин)	1,65	8700	1,93
DDF ( 4,4′-динитро-3,3′-диазенофуроксан )	1,98	10000	1,95
Гептанитрокубан (HNC)	1,92	9200	Нет данных
Октанитрокубан (ONC)	1,95	10600	2.38

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

Источник