TNT的化學(xué)式為C6H2CH3(NO2)3,分子質(zhì)量:227.13,沸點(diǎn):240℃(爆炸極限),熔點(diǎn):80.35~81.1℃,相對(duì)密度:1.654,蒸氣壓:0.046mmHg(82℃),溶解度:難溶于水、乙醇、乙醚,易溶于氯仿、苯、甲苯、丙酮,爆炸方程式:4C6H2CH3(NO2)3 + 21 O2 =點(diǎn)燃= 28 CO2 + 10 H2O + 6 N2,氧平衡:-74.0(%),人在誤食或者吸收TNT時(shí)會(huì)引起中毒。
TNT炸藥有一個(gè)幾乎所有炸藥都不具備的特點(diǎn)——穩(wěn)定,它本質(zhì)上一種惰性炸藥,用火燒、用槍擊都不會(huì)發(fā)生爆炸,只有使用雷管對(duì)其進(jìn)行爆轟時(shí)才能成功引爆,所以它被譽(yù)為“最安全的炸藥”。
實(shí)事求是地講,TNT并不是威力最大的炸藥,它的爆速為6900米/秒,猛度為13%。而其它軍用炸藥的威力均超過(guò)它,比如苦味酸炸藥的爆速為7380米/秒,猛度112%;黑索金炸藥的爆速8350米/秒,猛度24%;奧克托今炸藥的爆速為9110米/秒,猛度150%。
可見(jiàn)TNT炸藥的威力是所有現(xiàn)代軍用炸藥中威力最小的(僅比民用炸藥的威力略大),卻因?yàn)樗?dú)有的穩(wěn)定性特點(diǎn)成為世界上使用最廣泛的軍用炸藥,幾乎所有的手榴彈、炮彈、地雷等等爆炸彈藥都以TNT炸藥做為主要裝藥。
而其它威力較大的炸藥均不具備TNT炸藥的穩(wěn)定性,比如說(shuō)上述例舉中提到的奧克托今炸藥,它的撞擊感度為100%,意思就是說(shuō)受到10公斤的落錘從25厘米高的地方砸到這種炸藥上就可引發(fā)爆炸;苦味酸和黑索金則更嬌氣,受到270℃溫度的明火燒灼就能引起爆炸(10公斤25厘米落錘也一樣)。
所以傳統(tǒng)彈藥很少使用這些高性能炸藥,只有在一些高價(jià)值的尖端裝備上才以特使處理或者特殊設(shè)計(jì)后才使用,比如說(shuō)導(dǎo)彈的戰(zhàn)斗部、核彈的引爆炸藥等等。
那么問(wèn)題就來(lái)了——為什么包括原子彈在內(nèi)的很多炸彈都用TNT做單位呢?我們從下面幾點(diǎn)來(lái)分析。
▼下圖為某軍事院校關(guān)于核武器知識(shí)教學(xué)用的PPT截圖,它對(duì)核武器的威力和等級(jí)做了簡(jiǎn)要的闡述,一千克TNT炸藥爆炸時(shí)所釋放的能量約為4200千焦,一噸TNT炸藥的威力就是4200×1000=4200000千焦。
炸彈威力需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量方式和計(jì)量單位
所謂測(cè)量指的是按照某種規(guī)律,用數(shù)據(jù)來(lái)描述觀察到的現(xiàn)象,即對(duì)事物作出量化描述,也可以理解為對(duì)非量化實(shí)物的量化過(guò)程。
比如說(shuō)對(duì)下雨的大小測(cè)量描述為“降水量”,單位為mm,降水量為10mm/24h的雨為小雨,降水量為100mm/24h的雨為大暴雨;溫度的測(cè)量描述為“攝氏度”或者“華氏度”,單位為℃或者℉等等,它們統(tǒng)稱為“計(jì)量單位”。
那么軍事領(lǐng)域上的武器彈藥威力又該如何進(jìn)行測(cè)量和計(jì)量呢?
很顯然對(duì)武器彈藥威力的測(cè)量和計(jì)量也需要遵循“某種規(guī)律”的原則來(lái)對(duì)威力進(jìn)行描述,比如說(shuō)子彈的威力通常根據(jù)它的飛行速度以及動(dòng)能來(lái)描述,以AK-47自動(dòng)步槍為例:子彈的飛行速度以測(cè)量子彈離開槍口時(shí)的速度進(jìn)行計(jì)量,即710米/秒的槍口初速;子彈的動(dòng)能以測(cè)量子彈離開槍口時(shí)所獲得的動(dòng)能進(jìn)行計(jì)量,即1980焦耳的槍口動(dòng)能。
這是一種對(duì)槍械威力的標(biāo)準(zhǔn)描述,因此全世界的槍械都需要對(duì)這兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量,并以此為計(jì)量單位進(jìn)行威力描述。
而爆炸類的武器彈藥同樣需要對(duì)威力進(jìn)行測(cè)量和計(jì)量,它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn),那就是普遍使用穩(wěn)定性極好的TNT炸藥做為裝藥,所以對(duì)爆炸類武器彈藥的威力均以TNT炸藥做為測(cè)量參考,并以TNT炸藥爆炸時(shí)所釋放的能量做為計(jì)量參考。
比如說(shuō)重型魚雷的戰(zhàn)斗部裝藥量為360千克,成分為67%的TNT炸藥、8%的黑索金炸藥、20%的鋁粉、5%的硝酸鋁混合而成的化合物炸藥,它的威力是純TNT炸藥的1.7倍,即對(duì)該化合物炸藥的威力參照100%的TNT進(jìn)行測(cè)量計(jì)算。
一千克TNT炸藥所釋放的能量為4200,000焦耳,360千克化合物炸藥所釋放的能量就可以概括為它的威力,計(jì)算方法是這樣的:
360×1.7=612,即360千克的化合物炸藥所釋放的能量相當(dāng)于612千克TNT炸藥所釋放的能量,所以在這枚魚雷的威力我們可以用這樣的方式來(lái)描述:612千克TNT當(dāng)量。
“當(dāng)量”一詞就是對(duì)魚雷威力的計(jì)量單位,即用釋放相同能量的TNT炸藥的質(zhì)量表示爆炸釋放能量的一種習(xí)慣計(jì)量。
▼下圖為正在裝填120mm迫擊炮的士兵,120mm炮彈的裝藥為4.8千克B成分炸藥,爆炸威力是TNT炸藥的1.5倍,所以當(dāng)我們使用“千克TNT當(dāng)量”來(lái)描述他的威力時(shí)的計(jì)算是這樣的:4.8×4200×1.5。
“當(dāng)量”是描述包括原子彈在內(nèi)的核武器威力通用的計(jì)量單位
在描述常規(guī)武器威力時(shí),我們可以用“千克TNT當(dāng)量”來(lái)計(jì)量,比如上述中提到的重型魚雷威力,其“612千克TNT當(dāng)量”的威力描述所表達(dá)的意思就是:該型魚雷爆炸時(shí)能釋放621×4200000焦耳的能量,即2579400000焦耳。
但是包括原子彈在內(nèi)的核武器威力實(shí)在是太大了,如果用“千克TNT當(dāng)量”來(lái)計(jì)量,那么數(shù)目字就過(guò)于龐大,因此將“千克TNT當(dāng)量”改為“噸TNT當(dāng)量”來(lái)為核武器的威力進(jìn)行計(jì)量。
比如說(shuō)美國(guó)B61-12型戰(zhàn)術(shù)核彈,它的威力為4000噸~50000噸TNT當(dāng)量(威力可調(diào)),當(dāng)威力調(diào)至4000噸TNT當(dāng)量時(shí)即表示核爆釋放的能量相當(dāng)于4000噸TNT炸藥爆炸時(shí)所釋放的能量;當(dāng)威力調(diào)至50000噸TNT當(dāng)量時(shí)則表示核爆時(shí)所釋放的能量相當(dāng)于5萬(wàn)噸TNT炸藥爆炸時(shí)釋放的能量。
人類制造過(guò)威力最大核彈是前蘇聯(lián)的“大伊萬(wàn)”氫彈,它的設(shè)計(jì)當(dāng)量為5800萬(wàn)噸TNT,實(shí)際爆炸當(dāng)量為9000萬(wàn)噸TNT,其中5800萬(wàn)噸TNT設(shè)計(jì)當(dāng)量的描述所表達(dá)的意思就是:當(dāng)核爆時(shí),威力相當(dāng)于5800萬(wàn)噸TNT炸藥爆炸時(shí)所釋放的能量;9000萬(wàn)噸TNT當(dāng)量就表示相當(dāng)于9000萬(wàn)噸TNT炸藥爆炸時(shí)所釋放的能量。
核武器是人類目前能掌握的威力最大的能量釋放裝置或者能量產(chǎn)生技術(shù),使用通用炸藥爆炸時(shí)所釋放的能量做為參照來(lái)進(jìn)行計(jì)量是最直觀的方法,因此“當(dāng)量”這一計(jì)量單位除了用來(lái)描述核爆威力以外,還可以用來(lái)描述地震、超星星爆炸等等自然現(xiàn)象所產(chǎn)生的威力。
比如6級(jí)地震所釋放的能量約為630000000000000焦耳,相當(dāng)于一枚威力為1.5萬(wàn)噸TNT當(dāng)量的原子彈(廣島原子彈),所以我們?cè)诿枋?級(jí)地震的威力時(shí)可以用“1.5萬(wàn)噸TNT當(dāng)量”做為計(jì)量單位,它表示6級(jí)地震所釋放的能量相當(dāng)于1.5萬(wàn)噸TNT炸藥爆炸時(shí)所釋放的能量。
反過(guò)來(lái)說(shuō),我們也可以通過(guò)原子彈爆炸時(shí)所產(chǎn)生的地震等級(jí)來(lái)推算原子彈的威力,比如說(shuō)2013年2月12日,我國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)檢測(cè)到朝鮮境內(nèi)發(fā)生一起震源深度為0的里氏4.9級(jí)地震。
這個(gè)等級(jí)的地震所釋放的能量約為20000000000000焦耳,相當(dāng)于4800噸TNT炸藥爆炸時(shí)所產(chǎn)生釋放的能量,因此可以大慨推算出這次核試驗(yàn)中的核彈威力為5000噸TNT當(dāng)量。
▼下圖為打開彈倉(cāng)的F-35聯(lián)合攻擊機(jī),它準(zhǔn)備進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)核彈攻擊測(cè)試,彈倉(cāng)內(nèi)掛載的彈藥為B61-12型戰(zhàn)術(shù)核彈模擬訓(xùn)練彈,該型核彈最大爆炸當(dāng)量為50000噸TNT,相當(dāng)于50000噸TNT炸藥同時(shí)爆炸所釋放的能量。
綜上所述我們可以得出這樣的結(jié)論
第一、TNT是一種名為Trinitrotoluene的炸藥,“TNT”是它的英文名縮寫,由于它的性狀為黃色晶體,所以有稱之為“黃色炸藥”或者“TNT炸藥”,我國(guó)稱之為“梯恩梯炸藥”,該型炸藥穩(wěn)定性極好,是使用最廣泛的軍用炸藥。
第二、包括原子彈在內(nèi)的很多炸彈都使用“TNT”做單位的原因是便于對(duì)炸彈威力進(jìn)行計(jì)量,即“千克TNT當(dāng)量”或“噸TNT當(dāng)量”,它是用來(lái)描述炸彈威力的計(jì)量單位,“1千克TNT當(dāng)量”表示描述炸彈威力相當(dāng)于1千克TNT炸藥爆炸時(shí)所釋放的能量;“1噸TNT當(dāng)量”表示描述炸彈威力相當(dāng)于1噸TNT炸藥爆炸時(shí)所釋放的能量。
結(jié)語(yǔ)
從前,我們不了解“TNT當(dāng)量”的含義,所以每當(dāng)看到諸如“國(guó)產(chǎn)狂飆一號(hào)戰(zhàn)術(shù)核彈的威力為10萬(wàn)噸TNT當(dāng)量”、“東風(fēng)-31A洲際導(dǎo)彈核彈頭威力為300萬(wàn)噸TNT當(dāng)量”等等這些報(bào)道時(shí),感覺(jué)這些數(shù)目字特別抽象,并不明白這“10萬(wàn)噸”和“300萬(wàn)噸”威力的具體含義。
當(dāng)我們深入學(xué)習(xí)以后才真正感受到包括原子彈在內(nèi)的核武器威力的恐怖,尤其是使用常規(guī)武器的威力與核武器威力進(jìn)行對(duì)比時(shí),我們?cè)桨l(fā)能認(rèn)識(shí)到核武器以及核戰(zhàn)爭(zhēng)的可怕。
比如說(shuō)155mm榴彈炮就是一種典型的常規(guī)武器,所發(fā)射的155mm高爆榴彈有效殺傷半徑為30米,絕對(duì)殺傷半徑為16米,炮彈重量為約45公斤,炮彈內(nèi)的B成分高爆炸藥約為7公斤,所釋放的能量約為44100千焦,威力相當(dāng)于10.5千克TNT當(dāng)量。
東風(fēng)-31A戰(zhàn)略核彈頭的重量約為400千克,有效殺傷半徑約為28千米,核聚變裝藥爆炸時(shí)所產(chǎn)生的威力為300萬(wàn)噸TNT當(dāng)量,雖然重量比155mm炮彈多了355千克,但是威力卻是155mm炮彈的28.5萬(wàn)倍,太可怕了。
文章最后作者希望讀完這篇文章以后的讀者朋友們能進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到核戰(zhàn)爭(zhēng)的可怕程度,不要再輕易叫嚷開戰(zhàn),更不能呼吁使用核武器,因?yàn)橐活w重量不到半噸的原子彈或者氫彈就足以摧毀一座城市,如果全球13400余枚核彈頭全部投入到戰(zhàn)爭(zhēng)中,那么戰(zhàn)爭(zhēng)的結(jié)果只會(huì)是人類在相當(dāng)于350億噸TNT爆炸當(dāng)量中滅絕(相當(dāng)于每個(gè)人分配到5公斤TNT炸藥爆炸時(shí)所產(chǎn)生的威力)。
▼下圖為我國(guó)火箭軍裝備的東風(fēng)-5B洲際彈道導(dǎo)彈,它的性能雖然不算先進(jìn),但是搭載能力卻是國(guó)產(chǎn)核導(dǎo)彈中最強(qiáng)的,據(jù)推測(cè),該型導(dǎo)彈的起飛重量約為200噸,射程為12000公里時(shí)載荷為5噸,可搭載50萬(wàn)噸TNT當(dāng)量核彈頭12枚,一次投射就能摧毀4個(gè)人口在200萬(wàn)左右的中型城市,威力十分驚人。