21吨TNT当量”是什么概念

8月12日晚23时30分左右,天津滨海新区开发区发生剧烈爆炸,爆炸火光冲天。国家地震台网清晰记录到了12日晚间天津发生的爆炸事故,共有两次爆炸,间隔约30秒,第二次震级更高,通过分析波形记录测算出,爆炸威力相当于21吨TNT。爆炸引起的冲击波造成了周边地区建筑物不同程度的损毁,现场腾起巨大的蘑菇云。各媒体新闻中如TNT当量、冲击波等物理名词该如何理解?

很多人好奇TNT当量的概念,TNT当量是指核爆炸时所释放的能量相当于多少吨爆炸所释放的能量。的数量又被使用作为能量单位,每公斤可产生420万焦耳的能量,1吨TNT相等于4.2千兆焦耳,一百万吨相等于4200兆兆焦耳,通常也作为核武器爆炸当量的单位来使用。

从波形记录结果看,第一次爆炸相当于3吨TNT,第二次爆炸在30秒种后,相当于21吨TNT。

等值换算,战斧式巡航导弹的TNT当量约为454千克,即第一次爆炸相当于近7个战斧式巡航导弹的能量,第二次爆炸的能量则接近于46个战斧式巡航导弹落地爆炸。

如果以依阿华战列舰16寸炮炮弹(54公斤高爆炸药)约127千克TNT当量进行换算,第二次爆炸的威力相当于超过了165枚美国二战最大的依阿华级战列舰的406毫米主炮炮弹的威力。

从该监控视频可见,一名男子站在大厅门前时,突然发生爆炸。爆炸冲击波瞬间将大门冲倒击碎,男子被掀翻并压在倒塌的大门下。离现场较远的网友拍摄的手机视频中也可见在看到爆炸后,房间也开始剧烈地摇晃震动,打开的窗户窗帘猛烈向屋内冲。附近建筑物玻璃几乎全碎。这便是冲击波的威力

任何波源,当运动速度超过了其波的传播速度时,这种波动形式都可以称为冲击波,爆炸产生的冲击波称为爆炸波。其特点是波前的跳跃式变化,即产生一个锋面。锋面处介质的物理性质发生跃变,造成强烈的破坏作用。

冲击波效应主要以超压的挤压和动压的撞击,使人员受挤压、摔掷而损伤内脏或造成外伤、骨折、脑震荡等。冲击波的杀伤作用主要是由冲击波超压和冲击波作用时间来决定的。冲击波超压就是冲击波压强与空气静止时的气压(1个大气压)的压强差;冲击波作用时间就是冲击波超压所维持的时间。对于普通炸药在空中爆炸,当冲击波超压为0.1大气压时,就会引致门窗损坏、玻璃破碎;超压为0.5大气压时,能使屋顶掀盖;超压为1大气压时,会造成房屋倒塌。

对于人体而言,冲击波超压为0.5大气压时,人的耳膜破裂,内脏受伤;超压为1大气压时,作用在人体整个躯干的力可达4-5千公斤,在这么大的冲击力挤压下。人体内脏器官严重损伤,尤其会造成肺、肝、脾破裂,以至导致人员死亡。

所以很多人在不能预知当时爆炸实际威力的情况下拍摄视频,是十分危险的,要及时迅速找到安全的地方躲避好,谨防冲击波带来的房屋倒塌、玻璃碎裂或高空坠物。

蘑菇云,指的是由于爆炸而产生的强大的爆炸云,形状类似于蘑菇,上头大,下面小,由此而得名。云里面可能有浓烟,火焰和杂物,现代一般特指或者氢弹等核武器爆炸后形成的云。火山爆发或天体撞击也可能生成天然蘑菇云。蘑菇云高温高压迅速地影响着其周围的空气,大约极短的时间内就能使它周围的空气升温膨胀而又快速上升,并且依靠那上冲时的巨大能量将地面的石头、碎片、粉尘等各种物质粒上高空而形成蘑菇茎。而在上升 的过程中由于同周围低湿空气的接触,这就使得热气团的温度逐渐降到同周围气体的温度相同了,于是便向水平方向散开而形成蘑菇顶,这样一个完整的蘑菇云便形成了。 随着上升高度的增加,地面压力的逐渐减小,蘑菇茎部分的组成物便纷纷落下,最终一切恢复正常。

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