Les feux d'artifice sont originaires de Chine il y a environ 2000 XNUMX ans. La poudre à canon, également connue sous le nom de poudre noire pour la distinguer de la poudre sans fumée moderne, est le premier explosif chimique connu. Près de mille ans plus tard, un moine chinois nommé Li Tian a créé le premier pétard en remplissant un bâton de bambou de poudre à canon et en le jetant dans un feu, créant une forte explosion.
Aujourd’hui, les feux d’artifice sont utilisés pour célébrer des événements et des traditions dans de nombreuses cultures du monde. Bien que le 4 juillet soit toujours le « grand jour », les Américains utilisent des feux d'artifice toute l'année pour célébrer lors de festivals, d'événements spéciaux, d'événements sportifs tels que le Super Bowl et le célèbre spectacle Disney. Des feux d'artifice ont illuminé le ciel du Japon à l'occasion du premier anniversaire des Jeux olympiques de Tokyo.
Nous sommes tous un peu obsédés par ces spectacles à couper le souffle, mais pourquoi certains feux d'artifice explosent, certains sifflent et d'autres crépitent ? Qu'est-ce qui crée les rouges, oranges, jaunes, verts, bleus et violets éblouissants qui explosent dans le ciel, suscitant des « oohhhhs » et des « ahhhhhhs » de la part des spectateurs captivés ?
Faites plaisir aux ingénieurs de feux d'artifice en herbe en cours de sciences en leur montrant la chimie derrière les belles couleurs et les sons assourdissants des feux d'artifice qui enflamment nos émotions.
Tout d’abord, examinons certains éléments scientifiques derrière ces symphonies éblouissantes dans le ciel.
Combinaison explosive
Chaque feu d'artifice contient au moins un produit chimique riche en oxygène, un agent oxydant :
- Nitrate de potassium
- Perchlorate de potassium
- Le nitrate de strontium est riche en oxygène, mais produit également une flamme rouge
Vous devez ensuite combiner le carburant avec le comburant pour produire de la chaleur. Des substances telles que le soufre, le charbon de bois, la poudre d'aluminium ou de magnésium sont utilisées comme combustible. Le comburant détruit les liaisons chimiques du carburant, libérant ainsi de l’énergie. Le feu (provenant d'une mèche ou d'une flamme directe) déclenche une réaction chimique.
Que se cache-t-il derrière les bruits de clics, de crépitements et d'explosions
Bouchez-vous les oreilles ! Lorsque certains feux d’artifice éclatent, ils peuvent rivaliser avec les orages les plus bruyants.
Le mélange chimique contenu dans un feu d’artifice détermine le son qu’il produit. Les pyrotechniciens brûlent ce mélange pour créer l’explosion ou le souffle que nous attendons avec impatience lorsque les feux d’artifice se déclenchent. La poudre à canon est une charge explosive composée de soufre, de charbon de bois et de nitrate de potassium (salpêtre). Le soufre et le charbon de bois agissent comme combustibles, tandis que le salpêtre est un agent oxydant.
Il existe des charges explosives plus modernes contenant de la poudre métallique à l'intérieur, qui sont plus nettes et plus fortes et clignotent avec un effet lumineux, créant des feux d'artifice qui secouent la maison. Les frais d'éclatement courants comprennent :
- Poudre noire
- Flash de poudre à canon
- H3
- Mélange de sifflets
Gardez votre poudre au sec car une fois le fusible allumé, il brûle au centre du boîtier, enflamme le fusible temporisé relié à la charge d'éclatement, et BOUM !
Ce son retentissant que nous entendons après une explosion est causé par la libération rapide d’énergie, qui provoque une expansion de l’air plus rapide que la vitesse du son, créant ainsi une onde de choc. Ces obus qui explosent dans les airs sont sûrement la preuve que notre drapeau est toujours là (mettez de la musique patriotique ici) !
Comment les feux d'artifice obtiennent ces couleurs spectaculaires
Nous savons que divers éléments chimiques, lorsqu’ils sont chauffés à des températures élevées, se débarrassent de cette énergie en émettant des longueurs d’onde spécifiques de lumière. Les sels métalliques sont idéaux pour les feux d’artifice car ces composés produisent des couleurs intenses lorsqu’ils sont brûlés.
Quelques exemples incluent
- Strontium pour le rouge
- Baryum pour le vert
- Calcium pour l'orange
- Du cuivre pour le bleu
- Du sodium pour le jaune
- Cuivre et strontium pour la violette
Lorsqu’un élément s’enflamme, les électrons entourant les atomes sont excités et chargés d’énergie dans la flamme. Lorsque différents éléments s’enflamment, ils émettent différentes longueurs d’onde de lumière, qui sont converties en différentes couleurs selon le type de feu d’artifice.
Certaines couleurs sont plus difficiles à reproduire que d’autres. La plupart des ingénieurs pyrotechniciens conviennent que le bleu est la couleur la plus difficile à produire. En effet, le ciel du soir a une teinte bleue, de sorte que la plupart des teintes bleues n'apparaissent pas aussi bien que les autres couleurs. Si vous essayez d’éclaircir le bleu pour contraster avec l’arrière-plan, il risque de paraître délavé. Vous devez obtenir le bon équilibre de cuivre et d’autres produits chimiques dans la flamme ou la réaction de combustion pour obtenir la meilleure flamme bleue dans vos feux d’artifice.
Les étudiants apprécieront d’apprendre la chimie de la pyrotechnie. Un jour, ils deviendront peut-être les artificiers qui nous enchanteront avec le rugissement, les éclats et les couleurs vives des feux d'artifice.
Le mal, comme les bookmakers, comme les échanges de crypto-monnaie, comme la drogue, comme l'argent rapide. Bien sûr, tout cela est mauvais et...