По определению салюты и фейерверки представляют горючие взрывные устройства для производства света, цветного пламени разных красок, искр, дыма или громкого шума в виде взрывов. Пиротехника используется для сигнализации или чаще, в рамках празднования и визуальных развлечений. Состав фейерверка и определяет цвет и размер салюта.
Сегодня индустрия красок представляет большой бизнес с более чем 1 млрд долларов при продажах в год. Крупнейшим потребителем является компания Дисней, которая почти каждую ночь организовывает фестиваль фейерверков показывая работу пиротехнических устройств в каждом из своих тематических парков.
Летающие фейерверки восходят к Китаю во втором веке до нашей эры, как старейшая и простейшая форма ракеты. Известно, что китайцы изобретатели порох , который был использован для стимулирования ранней ракеты в виде летающих фейерверков для большей высоты и расстояния. В то время как китайцы использовали свои ракеты для церемониальных показов, в мире их уже использовали как оружие.
С 16-го века такого типа ракеты больше не использовались для военных целей, однако, их использование для пиротехнических причин увеличивалось. Итальянцы ученые изобрели воздушные снаряды с очередями золотых и серебряных искр. Немецкий ученый Конрад Хаас изобрел многоступенчатую ракету которая использовалась и для подъема салютов на большие высоты. Фейерверк анимация с применением многоступенчатости стала выглядеть эффектнее.
В 1777 году первый американский день независимости ознаменовал фестиваль фейерверков, через год после подписания Декларации независимости и традиция никогда не прекращалась.
К 1830 году благодаря передовой науке итальянская пиротехника стала лучшей, создав красный, зеленый, синий и желтый цветные эффекты.
Как образуется фейерверк цветов
Сейчас много различных салютов и фейерверков, наиболее распространенными называются: пион, хризантема, диадема, мульти-брейк, салют, римские свечи, серебряная ладья, торт. Каждый тип оболочки производит свой собственный уникальный визуальный эффект.
Причина, почему так много салютов и фейерверков названы в честь цветущих растений, потому что они начинаются как бы из семени или оболочки.
Оболочка содержит ингредиенты, необходимые для визуального отображения. Внутри типичный салют представляет собой трубку, полную взрывчатых химических веществ, которые производит эффекты и цвета для этого показа. Химические вещества и состав фейерверка, начиненные вовнутрь трубы включает свободный порох и концентрированные взрывающиеся шарики, которые пиротехники называют «звезды». Когда звезды взрываются это то, что мы видим, освещая небо. Внутри центра оболочки сосредоточен разрывной заряд, который соединен с плавким предохранителем, который зажигает пиротехнику.
Состав фейерверка: черный порох, смесь древесного угля, серы и селитры (старое название азотнокислого калия) или бездымный порох, например, нитроцеллюлоза.
Цвета в фейерверках исходят из широкого спектра металлических соединений – особенно металлических солей.
Например, поваренная соль используемая каждый день один из видов соли (хлорид натрия), в химии «соль» означает любое соединение, которое содержит металлические и неметаллические атомы. Эти соединения дают огромный ассортимент цветов.
Наиболее важным компонентом фейерверков является, конечно, взрывчатая смесь. Она была обнаружена случайно китайскими алхимиками, которых в действительности больше волновало открытие эликсира жизни. Они обнаружили, что сочетание мёда, серы и селитры (нитрат калия) вдруг воспламенялось при нагревании. Появилось первое огнестрельное оружие.
К сочетанию серы и нитрата калия позднее присоединили уголь вместо мёда. Современный порох имеет селитру, древесный уголь и серу по весу в соотношении 75:15:10. Это соотношение остается неизменным с 1781 года.
Сжигание черного порошка не происходит как одной реакции и поэтому продукция может быть достаточно сложной. Ближе всего к представительной уравнение для процесса показан ниже, с углем, ссылается его эмпирическая формула:
6KNO3 + C7H4O + 2S → K2CO3 + K2*4 + K2S + 4CO2 + 2CO + 2 2O + 3N2
Вариацией размера пороха и количеством влаги можно значительно увеличить время горения для целей пиротехники.
Фейерверк красок как создается
«Звезды», содержащиеся в составе пиротехники содержат металлический порошок или соли, которые дают фейерверк красок. Часто в порошок добавляется порох для оказания помощи в зажигании. Тепло, выделяемое при реакции горения переводят электроны в атомах металлов к более высоким уровням энергии. Эти возбужденные состояния нестабильны, поэтому электрон быстро возвращается к своей энергии (или основному состоянию), испуская избыток энергии как фейерверк красок. Различные металлы будут иметь другой энергетический зазор между нормальным и возбужденным состоянием, приводит к выбросам различных цветов. По этой же причине различные металлы дают различные краски, что позволяет различать их между ними.
Цвета, излучаемые различными металлами дают разнообразный фейерверк красок.
Некоторые металлы, присутствующие в соединениях имеют важное значение, но некоторые соединения неустойчивы. Некоторые цвета также трудно производить. Содержащие соединения меди, как правило, нестабильны при более высоких температурах и если достигают этих температур то распадаются не достигнув голубой окраски. По этой причине часто говорят, что оценить салюты и фейерверки на качество можно по наличию голубого цвета. Фиолетовый также довольно трудно производить, так как он предполагает использование вызывающих синий соединений в сочетании с красным цветом.
Создание и состав фейерверка является сложной задачей, требующей значительного искусства и применения науки физическая химия.
