Что такое фейерверк?
Фейерверк - это, по сути, ракета, предназначенная для взрыва очень контролируемым образом с ударами и вспышками яркого света. Слово «фейерверк» происходит от греческого слова «пиротехника», что очень уместно означает «искусство огня» или «навык огня»; в современных фейерверках нет недостатка в искусстве разлета красочных взрывов, чтобы создавать подобные салюты требуется особое мастерство и опыт!
Химия фейерверков
Взрывающийся фейерверк - это, по сути, ряд химических реакций, происходящих одновременно или в быстрой последовательности. Когда вы добавляете немного тепла, вы предоставляете достаточно энергии активации (энергии, которая запускает химическую реакцию), чтобы твердые химические соединения, упакованные внутри фейерверка, сгорают (горят) с кислородом в воздухе и превращаются в другие химические вещества, выделяя дым и выхлопные газы, такие как углекислый газ, окись углерода и азот в процессе. Например, это пример одной из химических реакций, которые могут произойти, когда горит основной заряд пороха: 2KNO 3 (нитрат калия) + S (сера) + 3C (углерод в форме древесного угля) → K 2 S (сульфид калия) + N 2 (газообразный азот) + 3CO 2 (диоксид углерода) Что делает разные цвета в фейерверке? Это тоже химия! Салюты получают свой цвет из металлических соединений (также известных как соли металлов), упакованных внутри. Вы, наверное, знаете, что если вы сжигаете металлы в горячем пламени (например, в горелке Бунзена в школьной лаборатории), они светятся очень интенсивными цветами - это именно то, что происходит на фейерверках. Различные соединения металлов дают разные цвета. Соединения натрия дают желтый и оранжевый цвета, например, соли меди и бария дают зеленый или синий цвет, а кальций или стронций - красный.
Физика фейерверков
Твердые химические вещества, упакованные в картонный футляр, не просто перестраиваются в другие химические вещества: часть химической энергии, заключенной в них, преобразуется в четыре других вида энергии (тепло, свет, звук и кинетическая энергия движения). Согласно основному закону физики, названному сохранением энергии (один из самых важных и фундаментальных научных законов, управляющих тем, как работает вселенная), общая химическая энергия, упакованная в фейерверк перед тем, как она воспламеняется, должна быть такой же, как и общая оставшаяся в ней энергия. После того, как он взорвется, плюс энергия, выделяемая в виде света, тепла, звука и движения.
Физика также объясняет, почему фейерверк стреляет в воздух. Заряд немного больше, чем сама ракета. Когда он горит, фейерверк приводится в действие - движением и реакцией (также известным как третий закон движения Ньютона) точно так же, как космическая ракета или реактивный двигатель. Когда порошок, упакованный в заряд, горит, он выделяет горячие выхлопные газы, которые загораются в обратном направлении. Сила выхлопных газов, стреляющих назад, подобна взрыву, исходящему из ракетного двигателя, и создает равную и противоположную "реакцию" силы, которая посылает фейерверк, в воздух.
Если вы посмотрите на различные фотографии фейерверков на этой странице, то увидите еще одну интересную физику. Заметьте, как фейерверки всегда делают симметричные взрывы? Если одна часть фейерверка идет налево, другая часть идет направо. Вы никогда не увидите фейерверк, посылающий все свои звезды слева, или большую серию взрывов слева, чем справа: взрыв всегда совершенно симметричен. Это почему? Это из-за другого основного закона физики, называемого сохранением импульса: импульс фейерверка (количество «движущихся веществ» в каждом направлении, если хотите) должен быть одинаковым до и после взрыва, поэтому взрывы слева должно быть точно сбалансировано взрывами справа.
Салют захватывающий, но ОПАСНЫЙ!
Фейерверки и салюты приносят радость и удовольствие многим миллионам людей каждый год, но к ним нужно относиться с величайшим уважением, потому что они чрезвычайно опасны. Помните: у вас в фейерверке есть взрывной заряд. Подойдете слишком близко к нему, и это может сильно обжечь вас, изуродовать вас на всю жизнь или даже убить вас. Каждый год миллионы долларов ущерба наносятся случайными фейерверками, поджигающими имущество, и есть также трагедии, когда фейерверки наносят урон домашним животным. Вот почему свободная продажа и использование фейерверков во многих странах запрещены законом – требуется специальное разрешение. Если вы хотите самостоятельно использовать салюты и фейерверки, обязательно прочитайте и следуйте всем инструкциям по безопасности, приведенным в его описании. А еще лучше, почему бы не купить салют у проверенных компаний и доверить управление запуска больших салютов и фейерверков профессионалам.
Мы обычно думаем о фейерверке как о развлечении, но та же технология имеет более практическое применение. Сигнальные ракеты, используемые вооруженными силами и на море, работают почти одинаково с фейерверками, хотя вместо использования металлических соединений, сделанных из таких элементов, как натрий, они используют более яркие и более заметные соединения на основе магния, и они предназначены для горения гораздо дольше. Даже в эпоху спутниковой навигации и радиолокации большинство кораблей по-прежнему имеют сигнальные салюты в качестве резервного способа передачи сигналов бедствия.
|
