La science derrière les pétards et les cierges magiques

Les feux d'artifice font partie intégrante des célébrations du Nouvel An depuis qu'ils ont été inventés par les Chinois il y a près de mille ans. Aujourd'hui, les feux d'artifice sont visibles la plupart des jours fériés. Vous êtes-vous déjà demandé comment ils fonctionnent? Il existe différents types de feux d'artifice. Les pétards, les cierges magiques et les obus aériens sont tous des exemples de feux d'artifice. Bien qu'ils partagent certaines caractéristiques communes, chaque type fonctionne un peu différemment.

Comment fonctionnent les pétards

Les pétards sont les feux d'artifice d'origine. Dans leur forme la plus simple, les pétards sont constitués de poudre à canon enveloppée dans du papier, avec un fusible. La poudre à canon se compose de 75% de nitrate de potassium (KNO ₃), 15% de charbon de bois (carbone) ou de sucre et 10% de soufre. Les matériaux réagiront les uns avec les autres lorsque suffisamment de chaleur sera appliquée. L'allumage du fusible fournit la chaleur pour allumer un pétard. Le charbon de bois ou le sucre est le carburant. Le nitrate de potassium est l'oxydant et le soufre modère la réaction. Le carbone (du charbon de bois ou du sucre) plus l'oxygène (de l'air et du nitrate de potassium) forment du dioxyde de carbone et de l'énergie. Le nitrate de potassium, le soufre et le carbone réagissent pour former des gaz d'azote et de dioxyde de carbone et du sulfure de potassium. La pression de l'azote et du dioxyde de carbone en expansion fait exploser le papier d'emballage d'un pétard. Le grand coup est la pop de l'emballage qui est éclaté.

Comment fonctionnent les cierges magiques

Un cierge magique se compose d'un mélange chimique qui est moulé sur un bâton ou un fil rigide. Ces produits chimiques sont souvent mélangés à de l'eau pour former une suspension qui peut être appliquée sur un fil (par trempage) ou versée dans un tube. Une fois le mélange sec, vous avez un cierge magique. De la poussière ou des flocons d'aluminium, de fer, d'acier, de zinc ou de magnésium peuvent être utilisés pour créer des étincelles brillantes et chatoyantes. Un exemple d'une recette simple de cierge magique se compose de perchlorate de potassium et de dextrine, mélangés à de l'eau pour enrober un bâton, puis trempés dans des flocons d'aluminium. Les flocons de métal chauffent jusqu'à ce qu'ils soient incandescents et brillent brillamment ou, à une température suffisamment élevée, brûlent réellement. Une variété de produits chimiques peut être ajoutée pour créer des couleurs. Le carburant et l'oxydant sont proportionnés, ainsi que les autres produits chimiques, de sorte que le cierge magique brûle lentement plutôt que d'exploser comme un pétard. Une fois qu'une extrémité du cierge est allumée, il brûle progressivement à l'autre extrémité. En théorie, l'extrémité du bâton ou du fil est appropriée pour le soutenir pendant la gravure.

Fonctionnement des roquettes et des obus aériens

Lorsque la plupart des gens pensent à des «feux d'artifice», un obus aérien vient probablement à l'esprit. Ce sont les feux d'artifice qui sont projetés dans le ciel pour exploser. Certains feux d'artifice modernes sont lancés en utilisant de l'air comprimé comme propulseur et ont explosé à l'aide d'une minuterie électronique, mais la plupart des obus aériens restent lancés et explosés à l'aide de poudre à canon. Les obus aériens à base de poudre à canon fonctionnent essentiellement comme des fusées à deux étages. La première étape d'un obus aérien est un tube contenant de la poudre à canon, qui est allumé avec un fusible un peu comme un grand pétard. La différence est que la poudre à canon est utilisée pour propulser le feu d'artifice dans l'air plutôt que d'exploser le tube. Il y a un trou au bas du feu d'artifice de sorte que les gaz d'azote et de dioxyde de carbone en expansion lancent le feu d'artifice dans le ciel. La deuxième étape de la coque aérienne est un paquet de poudre à canon, plus d'oxydant et de colorants. L'emballage des composants détermine la forme du feu d'artifice.