焦耳卡路里换算

当我们描述炸弹的爆炸威力时，我们经常使用相当于TNT的炸药。 1 公斤TNT 的热量约为4.184 兆焦耳。 TNT的全称是三硝基甲苯。它是一种相对安全的爆炸物，在运输过程中会受到冲击和损坏。由于摩擦不易爆炸，引爆需要使用雷管。这使得TNT在第一次和第二次世界大战中得到广泛应用。

三硝基甲苯化学式为C6H2CH3(NO2)3，分子量227。晶体呈黄色，是一种黄色炸药。高纯度三硝基甲苯的熔点约为81C。当沸点达到240时就会爆炸。雷管起爆时分解成CO、H2、N2和C，体积剧烈膨胀。人体长期接触三硝基甲苯可引起慢性中毒。

三硝基甲苯在室温下非常稳定，不像硝化甘油那么危险。硝基甲苯在受到振动、摩擦和光照时可能会剧烈爆炸，这是冒险电影《垂直极限》中的危险物质。

为什么用TNT 作为能量释放的衡量标准？

TNT在20世纪初被广泛使用。原子弹发明后，原子弹爆炸释放的能量超过10万亿焦耳。能量值非常大。这时，用焦耳作为能量单位就非常不方便了。 TNT自然而然地成为了标准。

TNT分解时不需要消耗空气中的氧气，但TNT爆炸时释放的能量受环境因素影响较大，如空气中的水分含量、引爆方式等。每克TNT炸药通常可以释放2673~6702焦耳。活力。

为什么选择4184这个数字？

按照常规方法，可以取一个中间值（4687焦耳）作为比较标准，但我们知道，1克TNT的当量定义为4184焦耳。这是因为科学家认为4687这个数字太简单，很难记住。不管怎样，TNT释放的能量不是恒定的，我们可以优化这个数字。

恰好1公斤液态水在标准大气压下升高1所需的能量约为4200焦耳，这与1克TNT炸药释放的平均值非常接近。于是科学家灵机一动，将1克TNT当量的数值定义为1公斤液体，在标准大气压下将水升高1所需的能量为1大卡（1大卡=1000卡路里），而“卡路里” “就是我们所说的卡路里。

卡路里的定义是在标准大气压下将1克水升高1C所需的热量。由于液态水在不同温度下的比热容略有不同，因此热量在不同温度下有不同的定义，例如：

15度卡路里：在标准大气压下将1克液态水从14.5升高到15.5所需的热量约为4.1855焦耳（国际委员会标准）。

20度卡路里：在标准大气压下将1克液态水从19.5升高到20.5所需的热量约为4.1819焦耳。

平均热量：在标准大气压下，1克液态水从0升至100所需的平均热量，约为4.190焦耳。

TNT 的值基于热力学和化学中使用的“热化学热量4.184 焦耳”，因此我们有：

1克TNT当量=4184焦耳=1大卡=1000卡路里=1000卡路里；

炸弹中经常使用“吨TNT当量”，1吨TNT当量=4.184*10^9焦耳。例如，广岛原子弹爆炸释放的能量约为2万吨TNT当量，沙皇炸弹达到了5000万吨TNT当量。

其他能源释放标准

除了TNT当量作为高能量释放的单位外，在一些特殊场合还有其他参考标准。例如，“标准煤”在工业生产中使用较多。 1公斤标准煤的发热量定义为7000大卡，相当于TNT当量的关系为：

1公斤标准煤释放的热量=7公斤TNT当量；

可见，1公斤标准煤完全燃烧所释放的能量约为1公斤TNT爆炸能量的7倍。不过，煤可以当燃料，但TNT却是炸弹。这是因为煤的燃烧缓慢释放能量，需要外部氧气的参与。而TNT几乎立即释放能量，无需外部氧气。后者形成剧烈爆炸，这也是燃料与炸药的最大区别。

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