For smellet fra nyttårsbryllene er så kraftig selv om de er så små

De klassiske «smellene» vi hører på nyttårsaften er et resultat av en reaksjon fra eksplosjon ekstremt rask: en ekte «boom» som kommer fra de stearinlysene, enten de er store eller små, kalt fyrverkeri. Inne i dem er det en blanding av kjemikalier, inkludert krutt, som når det er antent, brenner raskt og voldsomt og produserer store mengder varme gasser. Siden gassene som utvikler seg i utgangspunktet innesperret i det lille volumet av lyset, den trykk øker til den bryter foringsrøret, genererer støy og en trykkbølge: kort sagt bang som underholder både store og små. Nøkkelpunktet er dette: utover blandingen av eksplosjondet som setter i gang fyrverkeriet er nettopp lite volum som hindrer gassene i å «rømme unna». Når en gass utvikles i et lukket miljø, spesielt hvis det er lite, øker trykket og… sprekker: foringsrøret bryter med det klassiske «smellet».

Oppmerksomhet: Fyrverkeri er eksplosive og kan forårsake alvorlig skade hvis de brukes feil. Bruk dem kun på en sikker måte, følg lokale instruksjoner og forskrifter.

Hva er inne i et fyrverkeri: den pyrotekniske blandingen

Den typiske sammensetningen av fyrverkeri stammer fra det klassiske svart pulver (eller krutt), en blanding som hovedsakelig består av:

• kaliumnitrat (KNO₃)som fungerer som oksiderende;
• karbon (kull), som fungerer som brensel;
• svovelDet senke temperaturen tenning e akselerere reaksjonen.

I noen moderne fyrverkeri er de også lagt til metallpulversomaluminiumsom ved å oksidere bidrar til ytterligere å øke energien som frigjøres og lysstyrken for en enda mer scenisk effekt.

Eksplosjonen: hva skjer når vi tenner lunten

Når blandingen kommer slått pånedbrytes kaliumnitrat, og frigjør oksygen som tillater forbrenning av karbon og svovel selv i fravær av atmosfærisk oksygen. I utgangspunktet kaliumnitrat gir oksygen (som erstatter luftens), nødvendig for å oksidere (brenne) kull i en forbrenningsreaksjon. Akkurat som andre lærebokeksplosjoner går vi fra mindre stabile forbindelser (som kaliumnitrat når de er oppvarmet) til mer «faste» gassformige molekyler som nitrogen (N)₂), karbondioksid (CO₂) og svovelholdig (SO₂).

Forbrenningen av disse blandingene er en ekstremt rask og kraftig reaksjon eksotermisksom produserer, dvs. høye temperaturer på veldig kort tid. Ved å endre størrelsen på svartpulverkornene eller forholdet mellom de ulike komponentene i blandingen, kan de oppnås forskjellige «eksplosive» effektersom en mer eller mindre kraftig eksplosjon.

Innesperring, press og energi: hvorfor fyrverkeriet «går av»

Forbrenningen av den pyrotekniske blandingen produserer varme gasser som har en tendens til det ekspandere raskt i miljøet rundt. Hvis reaksjonen skjedde i friluft, ville effekten være begrenset til en flamme som slukker når drivstoffet går tom. I kjelleren er imidlertid blandingen innesperret i en papir- eller pappkonvolutt som holder på gassene i en brøkdel av et sekund. Denne korte innesperringen er tilstrekkelig til å øke det indre trykket til brudd på foringsrøret: det er som da du var barn da du sprengte plastposer, med den forskjellen at en virkelig kraftig reaksjon finner sted inne i fyrverkeriet. Til alt dette legger vi til en ekstern sikring lenge nok til å få en «kontrollert start» og… ha tid til å rømme!

Når beholderen gir etter, akkumuleres energien av den komprimerte gassen bryter plutselig løs, omdannes til en bølge av trykk og lydenergi, som vi oppfatter som den karakteristiske «smell». Dette er grunnen til at selv de minste fyrverkerne (større innesperring) produserer øredøvende smell, til tross for at de inneholder lite pyroteknisk blanding… vel, nå som du vet, på nyttårsaften, pass også opp for mini-knitring!

Sprengstoff, deflagrasjon og detonasjon: hva «eksplodering» egentlig betyr

EN eksplosiv det er et stoff som er i stand til å reagere veldig raskt ved å utvikle store mengder varme og gass, og dermed generere en plutselig trykkøkning. Vi snakker om kjemiske stoffer som, når de først er «utløst», blir ekstremt ustabil og de brytes raskt ned gassformige molekyler langt mer stabil, for eksempel karbondioksid (CO₂) eller molekylært nitrogen (N₂).

Når vi snakker om eksplosjoner, er begrepet eksplosjon for generisk: det er et skille mellom detonasjon Og eksplosjonbegreper kjent, men ofte brukt på feil måte. Ved detonasjon forplanter reaksjonen seg til hastighet høyere enn lydens og er ledsaget av enveldig intens sjokkbølge: dette er tilfellet med militære og industrielle eksplosiver.

I deflagrasjon forplanter imidlertid reaksjonen seg med hastighet subsonisklavere enn lyden, og produserer varme og gass men uten en intens sjokkbølge. Enkelt sagt er det som om eksplosjonen er mer delikat, men ikke ufarlig, akkurat som i tilfellet med fyrverkeri. I eksplosjoner avhenger eksplosjonens vold i stor grad av innesperring av det reaktive materialet: jo mer lukket systemet er, jo større blir trykket utviklet og jo større smell hører vi. Fyrkjelleren er en deflagrerende eksplosiv: når den utløses, brenner blandingen raskt og utvikler mye varme, men volden kommer for det meste fra innesperringen av den eksplosive prosessen i et lite volum.