Что Вы испытываете, когда наблюдаете огни фейерверков? Какие мысли крутятся в этот момент в Вашей голове? Наверняка, они целиком и полностью захвачены роскошным представлением, в ожидании все новых и новых всполохов. Большинству людей и в голову не придет задумываться о том, что за красивым зрелищем, расцвечивающим ночное небо в праздники, стоит серьезная, ответственная работа, годы учебы и труда, научные изыскания. Для одних пиротехника – это развлечение и праздник. Для других – работа и страсть.
Из грязи в князи
Насчитывая уже более 1500 лет истории, пиротехника относительно недавно привлекла интерес научных умов. Только последние несколько десятилетий ученые начали изучение физики и химии процессов, которые отвечают за яркость и цветность огней, мерцание и другие спецэффекты, которыми обладают фейерверки.
«Начинала» же пиротехника с отпугивания злых духов в Китае, где была изобретена. Постепенно она приобрела развлекательный характер, являлась ремеслом. Теперь же она получила и официальный статус «дисциплина», которая занимается не только салютами, но и сигнальными ракетами, ускорителями космических кораблей, работающих на твердом топливе и даже банальными спичками – всем тем, что изготавливается из тех же материалов.
Черный порох – основа основ пиротехнического чуда
Что самое интересное, имея за плечами такую долгую историю, основной состав пиротехнических изделий не менялся, тем не менее, вот уже сколько столетий!
Итак, сердцем пиротехники является черный (или дымный) порох. Он незаменим для исполнения функций взрывания и метания. Черный порох был изобретен в Китае много более 1000 лет назад. И использовался как раз в пиротехнико-равлекательных целях.
В Европу дымный порох пришел только в средние века. Очень долго его состав держался в секрете. Полагали, что это слишком серьезное и страшное оружие. Но тайное всегда становится явным. Так случилось и с формулой черного пороха. Ее раскрытие послужило толчком для множества существенных изменений в изготовлении оружия, его видов и т.д.
Действительно, сегодня порох используется в тех же пропорциях, производится по той же технологии и имеет в своем составе те же ингредиенты, что и в момент своего рождения. Получается, что о нем можно говорить, как о чем-то, близком к совершенству? Он состоит из распространенных и недорогостоящих веществ, которые относительно не ядовиты и устойчивы к особенностям внешней среды. Порох достаточно быстро воспламеняется и сгорает до тла. А так хочется, чтобы чудо фейерверка длилось дольше. Этот вопрос решили, добавив в фейерверк флегматизаторы и стабилизаторы. Скорость их горения контролируется катализаторами.
Взгляд на пиротехнический взрыв с научной точки зрения
Окислитель и горючее (восстановитель) представляют собой пиротехнический состав. Эти два, как правило, твердых реагента потом механически смешаются. За нагреванием смеси следует окислительно-восстановительная реакция. Электроны горючего перебираются к электронам окислителя. Окислитель высвобождает атомы кислорода, которые соединяются с атомами восстановителя. Образовавшиеся химические связи настолько стабильны, что в процессе выделяется тепловая энергия. Кислород находится непосредственно в пиротехнической смеси, что обуславливает ограниченное количество этой энергии.
Воспламеняясь, пиротехническая смесь приходит в жидкое состояние, затем – в газообразное. Здесь и происходит перемешивание восстановителя и окислителя. Их смешение стимулирует реакцию, выделяется больше энергии. Все эти тонкости непостижимы для простого обывателя. Зато он может свободно наслаждаться красотой фейерверка, который готовит для него профессиональный пиротехник, владеющий всеми этими знаниями идеально. Каждому свое.
