Scienza pirotecnica e funzionamento dei fuochi d'artificio

I fuochi d'artificio sono stati una parte tradizionale delle celebrazioni di Capodanno da quando lo erano inventato dai cinesi quasi mille anni fa. Oggi i fuochi d'artificio vengono visti nella maggior parte dei giorni festivi. Ti sei mai chiesto come funzionano? Esistono diversi tipi di fuochi d'artificio. Petardi, stelle filanti e proiettili aerei sono tutti esempi di fuochi d'artificio. Sebbene condividano alcune caratteristiche comuni, ogni tipo funziona in modo leggermente diverso.

I petardi sono i fuochi d'artificio originali. Nella loro forma più semplice, consistono in petardi polvere da sparo avvolto in carta, con una miccia. La polvere da sparo è composta per il 75% di nitrato di potassio (KNO ₃), 15% di carbone (carbonio) o zucchero e 10% di zolfo. I materiali reagiranno tra loro quando viene applicato abbastanza calore. L'accensione del fusibile fornisce il calore per accendere un petardo. Il carbone o lo zucchero è il carburante. Nitrato di potassio è l'ossidante e lo zolfo modera la reazione. Il carbonio (dal carbone o dallo zucchero) più ossigeno (dall'aria e dal nitrato di potassio) forma anidride carbonica ed energia. Il nitrato di potassio, lo zolfo e il carbonio reagiscono per formare azoto e

Uno sparkler è costituito da una miscela chimica che viene modellata su un bastone o filo rigido. Queste sostanze chimiche vengono spesso miscelate con acqua per formare una sospensione che può essere rivestita su un filo (immergendolo) o versata in un tubo. Una volta che la miscela si asciuga, hai una stella filante. Per creare scintille luminose e luccicanti si possono usare polvere o scaglie di alluminio, ferro, acciaio, zinco o magnesio. Un esempio di una semplice ricetta per lo sparkler è costituito da perclorato di potassio e destrina, miscelati con acqua per ricoprire un bastoncino, quindi immersi in scaglie di alluminio. I fiocchi di metallo si riscaldano fino a quando non sono incandescenti e brillano intensamente o, a una temperatura abbastanza elevata, bruciano effettivamente. È possibile aggiungere una varietà di sostanze chimiche per creare colori. Il combustibile e l'ossidante sono proporzionati, insieme alle altre sostanze chimiche, in modo che il bruciature scintillanti lentamente piuttosto che esplodere come un petardo. Una volta che un'estremità dello sparkler viene accesa, brucia progressivamente all'altra estremità. In teoria, l'estremità del bastoncino o del filo è adatta a sostenerlo durante la combustione.

Quando la maggior parte delle persone pensa ai "fuochi d'artificio", probabilmente viene in mente una granata aerea. Questi sono i fuochi d'artificio che vengono espulsi nel cielo. Alcuni fuochi d'artificio moderni vengono lanciati usando aria compressa come propellente ed esplodono usando un timer elettronico, ma la maggior parte dei proiettili aerei rimane lanciata ed esplosa usando polvere da sparo. I proiettili aerei a base di polvere da sparo funzionano essenzialmente come razzi a due stadi. Il primo stadio di un guscio aereo è un tubo contenente polvere da sparo, che viene illuminato con una miccia molto simile a un grande petardo. La differenza è che la polvere da sparo viene utilizzata per spingere i fuochi d'artificio nell'aria piuttosto che esplodere il tubo. C'è un buco nella parte inferiore dei fuochi d'artificio, quindi i gas in espansione di azoto e anidride carbonica lanciano i fuochi d'artificio nel cielo. Il secondo stadio del guscio aereo è un pacchetto di polvere da sparo, più ossidante e coloranti. L'imballaggio dei componenti determina la forma del fuoco d'artificio.