Feuerwerk, eine jahrhundertealte Technologie, ist ein Symbol für die Feierlichkeiten zum Unabhängigkeitstag - aber auch ein Wunder der modernen Wissenschaft und Technik. Lesen Sie weiter, um die Wissenschaft hinter den Feuerwerken zu entdecken, die Sie heute Abend im ganzen Land sehen werden.
1. Die chemische Formel für Feuerwerkskörper wurde zufällig erfunden. Irgendwann im 10. Jahrhundert begannen die Chinesen mit der Herstellung von Feuerwerkskörpern aus Schießpulver (der erste bekannte chemische Sprengstoff war erst kürzlich entdeckt worden). Wissenschaftler glauben jedoch, dass die Erfinder bei dem Versuch, ein Elixier der Unsterblichkeit zu erschaffen, auf die chemische Formel für Schießpulver - Schwefel, Kohle und Kaliumnitrat oder Salpeter - gestoßen sind. Im Laufe der Zeit entwickelten die Chinesen eine Vielzahl von Feuerwerkskörpern, die unterschiedliche visuelle Effekte hervorriefen, und der Pyrotechniker wurde zu einem angesehenen Beruf in der chinesischen Gesellschaft.
2. Feuerwerkskörper sollen nicht explodieren. Die Chemiker designen Feuerwerke so, dass sie so langsam wie möglich brennen, anstatt schnell zu explodieren. Ein langsameres Brennen bedeutet, dass ein Feuerwerk über einen längeren Zeitraum einen visuellen Effekt erzeugt, der einen größeren Bereich des Himmels abdeckt. Um dies zu erreichen, sind die verwendeten Brennstoff- und Oxidationsmittelchemikalien - typischerweise Metalle wie Aluminium oder Magnesium als Brennstoff und Percholate, Chlorate oder Nitrate als Oxidationsmittel - relativ großkörnig und liegen im Bereich von 250 bis 300 Mikrometer um die Größe von a Sandkorn. Darüber hinaus vermeiden Chemiker ein gründliches Vermischen von Brennstoff und Oxidationsmittel, was das Verbrennen erschwert.
In Feuerwerkskörpern verpackte Pellets enthalten Chemikalien, die die lebendigen Farben erzeugen, die wir am Himmel sehen. (Wikimedia Commons) 3. Unterschiedliche Farben werden durch unterschiedliche Chemikalien erzeugt . Die leuchtenden Farben, die beim Explodieren von Feuerwerkskörpern sichtbar werden, sind das Ergebnis pyrotechnischer Sterne - Chemikalienpellets, die beim Verbrennen bestimmte Farben oder Funken erzeugen. Wenn die Sprengladung gezündet wird, explodiert der Hauptbrennstoff zuerst und überträgt Energie auf die Farbmittelchemikalien, wodurch die Elektronen dieser Chemikalien in einen angeregten Zustand versetzt werden. Dann, Momente später, wenn sich die Farbmittelchemikalien abkühlen und die Elektronen in ihren Grundzustand zurückfallen, setzen sie die zusätzliche Energie als bunte Strahlung frei, wenn sie durch den Himmel fliegen. Die spezifische Farbe hängt von der Chemikalie ab: Verbindungen mit Strontium und Lithium verbrennen ein intensives Rot, während Calcium orange, Natrium gelb, Barium grün und Kupfer blau verbrennt.
4. Feuerwerksformen entstehen durch cleveres Design . Um ungewöhnlich geformte Feuerwerke wie Doppelringe, Herzen oder Sterne zu erzielen, verpacken die Techniker die Treibstoff- und Farbmittelchemikalien in einer Röhre in verschiedenen Formationen. Ein zentraler Brennstoffkern, umgeben von einem Ring aus Pellets, wird ein kreisförmiges Feuerwerk erzeugen, während eine doppelte Schicht aus Pellets einen doppelten Ring am Himmel erzeugt. Wenn die Pellets im Inneren mit dem Brennstoff vermischt werden, breiten sich die Farbstreifen an einem zentralen Punkt aus, wie im Muster „Weidenbaum“. Für besonders knifflige Gebilde wie Herz oder Stern werden die Farbmittelpellets in der gewünschten Form auf ein Stück Papier geklebt. Wenn der Kraftstoff verbrennt, entzündet er das Papier und lässt die Farbstoffe im selben Muster fliegen.
5. Feuerwerk verschmutzen. Trotz des Spaßes an Feuerwerksshows haben sie einen Nachteil. Wir haben bereits darüber geschrieben, wie Pyrotechnik Vogelpopulationen erschrecken und sogar töten kann. Sie können die Tierwelt auch schleichender schädigen, indem sie Schwermetalle, Schwefel-Kohle-Verbindungen und Percholat in lokale Gewässer einbringen. Feuerwerke werden häufig über Seen und Flüssen abgefeuert, und diese Nebenprodukte der Verbrennung können im Laufe der Zeit die aquatischen Ökosysteme schädigen. Luftschadstoffe können auch Menschen betreffen, insbesondere diejenigen, die an Asthma leiden.
