TNT eşdeğeri

Başlığın diğer anlamları için Ton (birim) sayfasına bakınız.

Patlama gücü ve yoğunlaşma bulutu yüksekliği orantısını gösteren ve 22 kilotonluk Fat Man ve 15 megatonluk Castle Bravo bombalarının etkilerini karşılaştıran çizim. (İngilizce)

TNT eşdeğeri, patlamalarda salınan enerjinin miktarının ölçülmesinde kullanılan bir birimdir. TNT tonu 4.184 gigajoulelük enerji birimine eşittir ki bu değer de yaklaşık olarak bir ton ağırlığında TNT patlamasına eşittir. TNT megatonu ise 4.184 petajoulelük enerji birimine eşittir.^[1] Bununla birlikte TNT, atomik olmayan geleneksel patlayıcıların en etkilisi değildir. Örneğin dinamit, %60 daha fazla enerji yoğunluğu barındırır (TNT'nin 4.7 MJ/kg birimine karşılık yaklaşık olarak 7.5 MJ/kg).

TNT kilotonu ve megatonu; geleneksel olarak, nükleer silahların enerji çıkışını, ve bu şekilde yıkım gücünü oranlamak için kullanılır (bakınız Nükleer silahların patlama gücü). Bu birim, çeşitli nükleer silah kontrolü antlaşmalarında geçer ve nükleer silahların, TNT gibi alelade patlayıcı maddelerle kıyaslanarak, yıkım gücü hakkında bir fikir verir. Son dönemlerde bu birim, asteroid çarpması gibi, diğer yıkıcı olayların enerji çıkışının tasvir edilebilmesi için de kullanılmıştır.

Değer

Bir gram TNT, patlama sırasında 4100 ila 4602 Joulelük enerji açığa çıkarır. TNT tonunu tanımlamak için bu değer, tam olarak olarak 1 gram TNT = 4184 J eşitliğiyle standart hale getirilmiştir.^[2] Bu durum, bir gram TNT'nin patlamayla açığa çıkardığı enerjinin, tam bir kilokalorilik enerjiye eşitlenmesini sağlayarak kolaylık oluşturmuştur.

Patalyıcı maddenin enerjisi, patlamanın termodinamik iş enerjisi kullanılarak hesaplanır, TNT'nin enerjisi çok sayıda patlama deneyleri sonucunda 4686 J/g olarak ölçülmüştür ancak teorik olarak hesaplandığında 4853 J/g bulunmuştur.^[3]

Bir gram TNT patlamasının saf ısı çıkışı 2724 J^[4] olarak hesaplanmıştır ancak bu değer, patlayıcı maddelerin etkileri hesaplanırken göz önüne alınan bir değer değildir.

Alternatif TNT eşdeğeri patlamanın hangi anında bu değerin ölçüldüğü ve hangi özelliğin karşılaştırıldığına bağlı olarak hesaplanabilir.^[5][6][7][8]

TNT'nin bir kilotonu, her kenarı 8,46 metre olan bir küp TNT olarak görselleştirilebilir.

TNT'nin gram cinsinden birimi	Simge	TNT'nin ton cinsinden birimi	Simge	Enerji çıkışı
TNT gramı	g	TNT mikrotonu	μt	4.184×10^3 J
TNT kilogramı	kg	TNT militonu	mt	4.184×10^6 J
TNT megagramı	Mg	TNT tonu	t	4.184×10^9 J
TNT gigagramı	Gg	TNT kilotonu	kt	4.184×10^12 J
TNT teragramı	Tg	TNT megatonu	Mt	4.184×10^15 J
TNT petagramı	Pg	TNT gigatonu	Gt	4.184×10^18 J

Örnekler

• Atomik enerji kullanılmayan bombaların enerji çıkışı 1 tondan daha az da olabilir, FOAB'da olduğu üzere 44 tona da ulaşabilir.
• 1985'de ABD tarafından 4 kilotonluk (17 TJ) nükleer bomba simulasyonu yapabilmek için 4400 ton anfo kullanılarak gerçekleştirilen Minor Scale isimli patlamanın, tarihin nükleer güç kullanılmadan gerçekleştirilen en büyük patlama olduğu düşünülmektedir.
• Hiroşima'ya 6 Ağustos 1945 tarihinde bırakılan Little Boy isimli atom bombası, 15 kilotonluk (63 TJ) bir kuvvetle patlamıştır.
• Günümüzde, ABD'nin cephaneliğindeki nükleer silahlar, 0.3 kiloton (1.3 TJ) ile B83'ün sahip olduğu 1.2 megaton (5 PJ) aralığında patlama kuvvetine sahiptir
• Soğuk Savaş sırasında; ABD, test edilmemiş, maksimum teorik patlama gücü 25 megatonluk (105 PJ) hidrojen bombaları üretirken, SSCB, Çar Bombası lakaplı prototip bir silah geliştirmiştir, test sırasında tehlike arz etmesinden dolayı patlama gücünü düşürmek amacıyla içindeki bir miktar uranyum, kurşunla değiştirilmiştir ve test soncunda 50 megatonluk (210 PJ) bir patlama gerçekleşmiştir. Bu bombanın etkisi düşürülmemiş maksimum teorik patlama gücü 100 megatondur (420 PJ)^[9] Bu tür silahların gerçek yıkım potansiyeli; hangi yükseklikte patlatıldıkları, hedefin yapısı ve patlatıldıkları arazinin fiziksel koşulları gibi çeşitli şartlara bağlıdır.
• 1 megatonluk (4.2 PJ) TNT'nin içinde, 2007 yılının ortalama bir Amerikan evine 103,474 yıllık enerji sağlayacak bir patlama gücü bulunur.^[10] Örneğin, enerji salınımı üst sınırının 30 megaton (130 PJ) olduğu düşünülen Tunguska olayı, bahsedilen eve 3,104,226 yıl boyunca enerji sağlayabilir. Diğer bir bakış açısıyla bu patlama, tüm ABD'ye 3.27 gün enerji sağlayabilir.^[11]
• 2004 Hint Okyanusu depreminin 9,560 gigatonluk (40,000 EJ) enerji çıkışı vardır, ancak depremin M_E'si (yüzeyel yırtılma enerjisi veya hasar potansiyeli) 26.3 megaton (110 PJ) gibi çok daha küçük bir değere sahipti.
• Küresel olarak nükleer cephanelerde 5 gigatonluk (5.000.000.000 ton TNT'lik) yıkım kapasitesine sahip yaklaşık 30,000 savaş başlığı blunur.
• Shoemaker-Levy 9 kuyrukluyıldızının en büyük parçası Jüpiter'e çarptığında ortaya çıkan yaklaşık enerji tahminen 6.000 gigatonluktur (6.000.000.000.000 tonluk TNT).
• 1 kilogramlık maddenin, eşit miktarda antimadde ile yok edilmesiyle tüm kütle, maksimum teorik patlama gücü 43 megatonluk (180 PJ) bir enerjiye dönüşür (E=mc². Bununla birlikte, proton-antiproton yıkımında, salınan enerjinin yaklaşık %50'si tespit edilmesi çok zor olan nötrinolar halinde kaçar.^[12] Elektron-pozitron yıkımında ise enerjinin tamamı gama ışını halinde açığa çıkar.
• 65 milyon yıl önce çeşitli canlı türlerinin topluca soyunu tüketen Chicxulub çarpışmasında yaklaşık olarak 96.000 gigatonluk enerji açığa çıktığı tahmin edilmektedir.
• Yıkım gücü 2004 Hint Okyanusu depreminden birazcık daha az olsa da 2011 Tōhoku depremi ve tsunamisinin enerji miktarı, yüzeye ulaşan enerji miktarının 200,000 katıdır ve 9,320 gigaton (3.9×10²² joule) olarak hesaplanmıştır.^[13] Bu enerji Hiroşima'ya atom bombası saldırısındakinin 600 milyon katıdır.
• Çok daha büyük bir skalada, süpernova patlamalarında yaklaşık olarak 10²⁸ megatonluk (10⁴⁴ joule) enerji açığa çıkar. Bu patlamanın miktar olarak eşdeğeri, Dünya gezegeninin bir tam üçte ikisi kadar TNT'dir.

Ayrıca bakınız

• Patlayıcıların patlama hızlarının listesi

Notlar

1. Joule birimini megatona çeviren program
2. NIST Guide for the Use of the International System of Units (SI): Appendix B8—Factors for Units Listed Alphabetically (İngilizce)
3. Cooper, Paul. Explosives Engineering, New York: Wiley-VCH, 1996, sf. 406.
4. "Physics for Future Presidents, a textbook", 2001–2002, Richard A. Muller, Chapter 1. Energy, Power, and Explosions
5. S. Bastea, L. E. Fried, K. R. Glaesemann, W. M. Howard, P. C. Souers, P. A. Vitello, Cheetah 5.0 User's Manual, Lawrence Livermore National Laboratory, 2007.
6. J. L. Maienschein. Estimating equivalancy of explosives through a thermochemical approach. Technical Report UCRL-JC-147683, Lawrence Livermore National Laboratory, 2002.
7. J. L. Maienschein. Tnt equivalency of different explosives - estimation for calculating load limits in heaf firing tanks. Technical Report EMPE-02-22, Lawrence Livermore National Laboratory, 2002.
8. B. J. Cunningham. C-4/tnt equivalency. Technical Report EMPE-01-81, Lawrence Livermore National Laboratory, 2001.
9. See Currently deployed U.S. nuclear weapon yields, Complete List of All U.S. Nuclear Weapons, Tsar Bomba, all from Carey Sublette's Nuclear Weapon Archive.
10. "Frequently Asked Questions – Electricity". United States Department of Energy. 2009-10-06. 23 Kasım 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. http://web.archive.org/web/20101123165406/http://tonto.eia.doe.gov:80/ask/electricity_faqs.asp.  (2007 ortalama değeri aylık 936 kWh kullanımla hesaplanmıştır.
11. "Country Comparison :: Electricity - consumption". The World Factbook. CIA. 25 Nisan 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. http://web.archive.org/web/20100425071236/https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/rankorder/2042rank.html. Erişim tarihi: 2009-10-22.  (2007'deki yıllık 3,892,000,000,000 kWh kullanımla hesaplanmıştır.
12. Bakınız S.K. Borowski,Comparison of Fusion/Antiproton Propulsion systems
13. "USGS.gov: USGS WPhase Moment Solution". Earthquake.usgs.gov. 13 Mart 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. http://www.webcitation.org/5x9dgiIL8. Erişim tarihi: 13 Mart 2011. 

Kaynaklar

• SI uluslararası birimin kullanılmasıyla ilgili rehber (İngilizce)
• Nükleer silahlarla ilgili sıkça sorulan sorular (İngilizce)
• Rhodes, Richard. The Making of the Atomic Bomb, New York: Simon and Schuster, 1986. (İngilizce)