【原】1克TNT当量等于1000卡路里，TNT当量是怎么来的？

　　我们在描述一颗炸弹的爆炸威力时，常用到TNT当量，1千克TNT当量大约为4.184兆焦，TNT的全称叫做三硝基甲苯，是一种相对安全的炸药，在运输过程中受到撞击和摩擦也不容易发生爆炸，引爆则需要使用雷管，这使得TNT在第一、二次世界大战中被广泛使用。

　　

　　理化性质

　　三硝基甲苯化学式为C6H2CH3(NO2)3，分子量227，其晶体呈黄色，属于黄色炸药的一种，高纯度的三硝基甲苯熔点大约为81℃，当达到沸点240℃时就会发生爆炸，雷管引爆时分解为CO、H2、N2和C，体积剧烈膨胀，人体长时间接触三硝基甲苯会引起慢性中毒。

　　

　　三硝基甲苯在常温下性质很稳定，不像硝化甘油那样危险，硝化甘油受到震动、摩擦和光照都可能发生剧烈爆炸，也就是冒险电影《垂直极限》中的危险物。

　　为何TNT作为能量释放的衡量标准？

　　二十世纪初TNT被广泛使用，在原子弹发明后，原子弹爆炸释放的能量超过10万亿焦耳，能量数值非常大，此时再用焦耳作为能量单位非常不方便，TNT就很自然地成为了比对标准。

　　

　　TNT在分解时不需要消耗空气中的氧气，但TNT爆炸时释放能量受环境因素的影响非常大，比如空气中的含水率，起爆方式等等，每克TNT炸药通常可以释放2673~6702焦耳的能量。

　　为何选4184这个数？

　　依照常规办法，取个中间值（4687焦耳）就可以作为比对标准，但是我们知道1克TNT当量定义为4184焦耳，这是因为科学家认为4687这个数太单一了，不容易记住，反正TNT释放能量也不是恒定的，我们可以把这个数优化一下。

　　

　　正好1千克液态水在标准大气压下升高1℃需要的能量大约是4200焦耳，与1克TNT炸药释放的平均值很接近，于是科学家灵机一动，把1克TNT当量的数值定义为1千克液态水在标准大气压下升高1℃需要能量的数值，也就是1大卡（1大卡=1000卡），“卡”也就是我们说的卡路里。

　　卡路里的定义就是将1克水在标准大气压下提升1℃所需要的热量，由于液态水在不同温度下的比热容有微小区别，于是卡路里又有不同温度下的定义，比如：

　　

　　15度卡路里：1克液态水在标准大气压下由14.5℃提升到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：1克液态水在标准大气压下由19.5℃提升到20.5℃所需的热量，约为4.1819焦耳。

　　平均卡路里：1克液态水在标准大气压下由0℃升到100℃所需的每度热量平均数，约为4.190焦耳。

　　而TNT的数值取用热力学和化学中使用的“热化学卡路里4.184焦耳”，于是我们就有了：

　　1克TNT当量=4184焦耳=1大卡=1000卡=1000卡路里；

　　在炸弹当中常使用“吨TNT当量”，1吨TNT当量=4.184*10^9焦耳，比如广岛原子弹爆炸释放能量大约为2万吨TNT当量，沙皇炸弹达到了5000万吨TNT当量。

　　其他能量释放标准

　　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的参考标准，比如“标准煤”在工业生产当中用得更多，1千克标准煤的热值定义为7000千卡，与TNT当量的关系为：

　　

　　1千克标准煤释放热量=7千克TNT当量；

　　可以看到，1千克标准煤完全燃烧释放能量大约是1千克TNT爆炸能量的七倍，但是煤可以作为燃料，TNT却是炸弹，这是因为煤的燃烧缓慢释放能量，并且需要外界氧气的参与，而TNT几乎是瞬间释放能量不需要外界提供氧气，后者形成了剧烈爆炸，这也是燃料和炸药的最大区别。

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