解读天津爆炸的TNT当量冲击波

新浪科技
摘要|8月12日晚11时许,天津滨海新区一处集装箱码头发生爆炸,现场火光冲天,事发时十公里范围内均有震感。此次爆炸事故已造成50人死亡;住院治疗701人,其中重症伤员70人。14日清晨7:05分,抢救出一个生还人员。截至今早9点已搜救出32名被困人员。
危化品集装箱爆炸|火光冲天
12日晚11时30分左右,天津滨海新区一集装箱码头危化品集装箱发生爆炸。据现场目击者称,现场火光冲天,腾起蘑菇云,爆炸产生强烈震感,河北多地亦能感觉到。

第一次波形记录

第二次波形记录
从中国地震局波形记录结果看,第一次爆炸发生在8月12日23时34分6秒,近震震级ML约2.3级,相当于3吨TNT,第二次爆炸在30秒种后,近震震级ML约2.9级,相当于21吨TNT。
9时许天津滨海新区爆炸现场又传两声爆炸。现场每隔十几分钟会有一次小爆炸。
此次爆炸事故已造成50人死亡;住院治疗701人,其中重症伤员70人。14日清晨7:05分,抢救出一个生还人员。截至今早9点已搜救出32名被困人员。
TNT当量冲击波与蘑菇云|详细解读
各媒体新闻中如TNT当量、冲击波等物理名词该如何理解?
出品:科普中国
制作:中国科学院物理研究所
监制:中国科学院计算机网络信息中心
TNT当量是指核爆炸时所释放的能量相当于多少吨TNT炸药爆炸所释放的能量。TNT炸药的数量又被作为能量单位使用,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。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。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。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。
天津爆炸现场腾起了数十米高的蘑菇云,那么爆炸为什么会产生蘑菇云呢?

蘑菇云,指的是由于爆炸而产生的强大的爆炸云,形状似蘑菇,上头大,下面小,由此而得名。云里可能有浓烟,火焰和杂物,现代一般特指原子弹或氢弹等核武器爆炸后形成的云。蘑菇云在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,并且依靠上冲时的巨大能量将地面的石头、碎片、粉尘等各种物质粒卷上高空而形成蘑菇茎。在上升过程中由于同周围低湿空气接触,热气团的温度逐渐降到同周围气体的温度相同,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纷纷落下,最终一切恢复正常。
面临化工爆炸事故|如何自救
大型化工爆炸可能遇到问题的处理方案:
1.爆炸区较近的人,如果不是EHS专员,第一时间撤离而不是冲上去灭你搞不定的火。
2.撤离时如有余力可以看一下附近是否有需要帮助的人,提醒或协助一起撤离。

3.撤离时注意弯腰前行、上风口方向绕行爆炸物、如有浓烟湿毛巾或防毒面具遮住口鼻、避免乘坐电梯扶梯。出来后按照规定联系公司 EHS 专员等人员通知情况并报警。
4.如有可能提供爆炸区域位置、爆炸物信息、储量、附近储存物品信息。方便报警时消防部门采用更有效的方案。
5.爆炸很可能还有后续,所以,不要围观!
延伸阅读
8.12天津爆炸中的TNT当量冲击波与蘑菇云
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天津爆炸:发生化工爆炸事故如何自救?
爆炸真正可怕的地方是其产生的爆炸冲击波,对人类和建筑物都有巨大威胁。
天津大爆炸:危化品爆炸后如何自救?
与普通爆炸和火灾不同,危化品爆炸危害更大,更有可能引发连环爆炸和有害气体蔓延。那么在这种突发情况下,普通人该如何自救呢?
爆炸冲击波导致的二次伤害一般应如何急救和自救:
1.卧倒:背朝冲击波传来的方向迅速卧倒,脸部朝下,头放低,胸腔不要完全趴在地面上,因为沿地面传导的冲击波可能会损伤你的内脏,如果在室内,可就近躲在结实的桌椅下。
2.张口:避免强大的爆炸冲击波击穿耳膜 ,引起永久性耳聋。
初级爆震性损伤通常表现有鼓膜破裂,在足以引起肺和肠损伤的爆震性损伤中,几乎都有鼓膜破裂的表现,但是带护耳器具的人可以免受其害。

3.防烟防毒:爆炸瞬间屏住呼吸,以低姿势逃生,并用毛巾或衣物捂住口鼻。
4.同时,在爆炸发生后,众多救援力量需要时间到达现场,在此时间内,现场危险系数非常高,仍有活动能力的人一定要就近救助失去行动能力的人将其带离现场。一般我们选择朝盛行风向相反的方向撤离。
5.在这里需要提醒大家:在爆炸中损伤不明显,或者当时没有任何症状的当事者,请在接下来的12-24小时内密切关注自身身体状况,有任何异常立刻前往医院做全面体检。
(文中部分材料来源于新京报、北青报、百度网)

(新浪科技综合新浪、科普中国、蝌蚪五线谱等报道)