Fyrverkeri, en hundre år gammel teknologi, er et ikonisk symbol på feiringen av uavhengighetsdagen - men de er også et under av moderne vitenskap og teknikk. Les videre for å oppdage vitenskapen bak fyrverkeriet du vil se over hele landet i kveld.
1. Den kjemiske formelen for fyrverkeri ble oppfunnet ved et uhell. En gang i løpet av det 10. århundre begynte kineserne å lage fyrverkeri med krutt (det første kjente kjemiske eksplosivet var først nylig blitt oppdaget). Men forskere mener at oppfinnerne traff den kjemiske formelen for krutt - svovel, kull og kaliumnitrat eller saltpeter - under forsøk på å lage en elixir av udødelighet. Over tid utviklet kineserne et bredt utvalg av fyrverkeri som ga forskjellige typer visuelle effekter, og pyrotekniker ble et respektert yrke i det kinesiske samfunnet.
2. Fyrverkeri er designet for ikke å eksplodere. Motintuitivt designer kjemikere fyrverkeri for å brenne så sakte som mulig, snarere enn å eksplodere raskt. En langsommere forbrenning betyr at et fyrverkeri vil gi en visuell effekt over lengre tid som dekker et større område av himmelen. For å oppnå dette er drivstoff- og oksydasjons-kjemikaliene som brukes - typisk metaller som aluminium eller magnesium for brensel, og percholater, klorater eller nitrater for oksidasjonsmidler - relativt store korn i området 250 til 300 mikron, omtrent på størrelse med en sandkorn. I tillegg unngår kjemikere å blande drivstoffet og oksydasjonsmidlet grundig sammen, noe som gjør det vanskeligere for dem å brenne.
Pellets pakket inn i fyrverkeri inneholder kjemikalier som gir de livlige fargene vi ser på himmelen. (Wikimedia Commons) 3. Ulike farger produseres av forskjellige kjemikalier . De lyse fargene som er synlige når fyrverkeri eksploderer, er et resultat av pyrotekniske stjerner - pellets av kjemikalier som genererer visse farger eller gir gnistrende effekter når de brennes. Når sprengladningen tennes, eksploderer hoveddrivstoffet først, og overfører energi til fargeleggende kjemikalier, noe som ber disse kjemikaliens elektroner om å bevege seg i en spent tilstand. Så, øyeblikk senere, når fargeleggingskjemikaliene avkjøles og elektronene faller tilbake til basistilstanden deres, frigjør de den ekstra energien som fargerik stråling når de flyr gjennom himmelen. Den spesifikke fargen avhenger av kjemikaliet: forbindelser med strontium og litium brenner en intens rød, mens kalsium forbrenner oransje, natrium brenner gult, barium brenner grønt og kobber brenner blått.
4. Fyrverksformer er produsert av smart design . For å oppnå uvanlig formet fyrverkeri, for eksempel dobbeltringer, hjerter eller stjerner, pakker teknikere drivstoff og fargestoffkjemikalier inne i et rør i forskjellige formasjoner. En sentral kjerne av drivstoff, omgitt av en ring av pellets, vil produsere et sirkulært fyrverkeri, mens et dobbeltlag med pellets vil skape en dobbelring på himmelen. Hvis pelletsene blandes sammen på innsiden med drivstoffet, vil fargestripene spre seg ut fra et sentralt punkt, som i “piletrær” -mønsteret. For spesielt vanskelige formasjoner, for eksempel et hjerte eller en stjerne, limes fargepellets på et papirstykke i ønsket form. Når drivstoffet brenner, antenner det papiret og sender fargestoffene i samme mønster.
5. Fyrverkeri forurenser. Til tross for all moroa med fyrverkeri, har de imidlertid en ulempe. Vi har tidligere skrevet om hvordan pyroteknikk kan skremme og til og med drepe fuglebestander. De kan også skade dyrelivet på en mer snikende måte - ved å innføre tungmetaller, svovelkullforbindelser og percholate i lokale vannmasser. Fyrverkeri lanseres ofte over innsjøer og elver, og disse biproduktene av forbrenning kan skade vannlevende økosystemer over tid. Luftbårne miljøgifter kan også påvirke mennesker, spesielt de som lider av astma.
