De wetenschap achter vuurwerk en sterretjes

Vuurwerk is een traditioneel onderdeel van de nieuwjaarsvieringen sinds ze bijna duizend jaar geleden werden uitgevonden door de Chinezen. Tegenwoordig zijn op de meeste feestdagen vuurwerkshows te zien. Heb je je ooit afgevraagd hoe ze werken? Er zijn verschillende soorten vuurwerk. Vuurwerk, sterretjes en luchtschelpen zijn allemaal voorbeelden van vuurwerk. Hoewel ze enkele gemeenschappelijke kenmerken delen, werkt elk type een beetje anders.

Hoe vuurwerk werkt

Vuurwerk is het originele vuurwerk. In hun eenvoudigste vorm bestaan ​​knallers uit buskruit gewikkeld in papier, met een lont. Buskruit bestaat uit 75% kaliumnitraat (KNO ₃), 15% houtskool (koolstof) of suiker en 10% zwavel. De materialen reageren met elkaar wanneer voldoende warmte wordt toegepast. Het aansteken van de lont levert de warmte om een ​​vuurwerk aan te steken. De houtskool of suiker is de brandstof. Kaliumnitraat is het oxidatiemiddel en zwavel matigt de reactie. Koolstof (uit de houtskool of suiker) plus zuurstof (uit de lucht en het kaliumnitraat) vormt koolstofdioxide en energie. Kaliumnitraat, zwavel en koolstof reageren en vormen stikstof- en koolstofdioxidegassen en kaliumsulfide. De druk van de expanderende stikstof en kooldioxide explodeert de papieren wikkel van een knaller. De luide knal is de knal van de verpakking die uit elkaar wordt geblazen.

Hoe wonderkaarsen werken

Een sterretje bestaat uit een chemisch mengsel dat op een stijve stok of draad is gevormd. Deze chemicaliën worden vaak gemengd met water om een ​​slurry te vormen die op een draad kan worden gecoat (door dompelen) of in een buis kan worden gegoten. Zodra het mengsel droogt, heb je een sterretje. Aluminium, ijzer, staal, zink of magnesiumstof of schilfers kunnen worden gebruikt om de heldere, glinsterende vonken te creëren. Een voorbeeld van een eenvoudig recept voor een sterretje bestaat uit kaliumperchloraat en dextrine, gemengd met water om een ​​stok te coaten en vervolgens in aluminiumvlokken gedoopt. De metaalschilfers worden warm totdat ze gloeien en helder schijnen of, bij een voldoende hoge temperatuur, zelfs branden. Een verscheidenheid aan chemicaliën kan worden toegevoegd om kleuren te creëren. De brandstof en oxidator zijn proportioneel, samen met de andere chemicaliën, zodat het sterretje langzaam brandt in plaats van explodeert als een knaller. Zodra het ene uiteinde van het sterretje is ontstoken, brandt het geleidelijk aan het andere uiteinde. In theorie is het uiteinde van de stok of draad geschikt om deze tijdens het branden te ondersteunen.

Hoe raketten en luchtschelpen werken

Wanneer de meeste mensen aan 'vuurwerk' denken, komt waarschijnlijk een luchtfoto naar boven. Dit zijn het vuurwerk dat in de lucht wordt geschoten om te exploderen. Sommige moderne vuurwerk wordt gelanceerd met behulp van perslucht als drijfgas en ontploft met behulp van een elektronische timer, maar de meeste luchtgranaten blijven gelanceerd en ontploffen met buskruit. Luchtfoto granaten op basis van buskruit werken in wezen als tweetrapsraketten. De eerste fase van een luchtschelp is een buis met buskruit, dat wordt verlicht met een lont, net als een groot vuurwerk. Het verschil is dat het buskruit wordt gebruikt om het vuurwerk de lucht in te stuwen in plaats van de buis te laten exploderen. Er is een gat aan de onderkant van het vuurwerk zodat de zich uitbreidende stikstof- en kooldioxidegassen het vuurwerk de lucht in lanceren. De tweede fase van de luchtschaal is een pakket buskruit, meer oxidatiemiddelen en kleurstoffen. De verpakking van de componenten bepaalt de vorm van het vuurwerk.