Die Wissenschaft hinter Krachern und Wunderkerzen

Feuerwerke sind ein traditioneller Bestandteil der Neujahrsfeierlichkeiten, seit sie vor fast tausend Jahren von den Chinesen erfunden wurden. Heute sind an den meisten Feiertagen Feuerwerkskörper zu sehen. Haben Sie sich jemals gefragt, wie sie funktionieren? Es gibt verschiedene Arten von Feuerwerkskörpern. Feuerwerkskörper, Wunderkerzen und Luftschalen sind Beispiele für Feuerwerke. Obwohl sie einige gemeinsame Merkmale aufweisen, arbeitet jeder Typ ein wenig anders.

Wie Feuerwerkskörper funktionieren

Kracher sind das ursprüngliche Feuerwerk. In ihrer einfachsten Form bestehen Feuerwerkskörper aus in Papier eingewickeltem Schießpulver mit einer Zündschnur. Schießpulver besteht zu 75% aus Kaliumnitrat (KNO ₃), 15% Holzkohle (Kohlenstoff) oder Zucker und 10% Schwefel. Die Materialien reagieren miteinander, wenn genügend Wärme angewendet wird. Das Anzünden der Sicherung liefert die Wärme, um einen Kracher anzuzünden. Die Holzkohle oder der Zucker ist der Brennstoff. Kaliumnitrat ist das Oxidationsmittel und Schwefel mildert die Reaktion. Kohlenstoff (aus der Kohle oder Zucker) plus Sauerstoff (aus der Luft und dem Kaliumnitrat) bilden Kohlendioxid und Energie. Kaliumnitrat, Schwefel und Kohlenstoff reagieren unter Bildung von Stickstoff- und Kohlendioxidgasen und Kaliumsulfid. Der Druck des expandierenden Stickstoffs und des Kohlendioxids explodiert in der Papierhülle eines Feuerwerkskörpers. Der laute Knall ist das Knallen der Hülle, die auseinandergeblasen wird.

Wie Wunderkerzen wirken

Eine Wunderkerze besteht aus einer chemischen Mischung, die an einen starren Stab oder Draht angeformt ist. Diese Chemikalien werden häufig mit Wasser gemischt, um eine Aufschlämmung zu bilden, die auf einen Draht (durch Eintauchen) aufgetragen oder in ein Rohr gegossen werden kann. Sobald die Mischung trocknet, haben Sie eine Wunderkerze. Aluminium-, Eisen-, Stahl-, Zink- oder Magnesiumstaub oder Flocken können verwendet werden, um die hellen, schimmernden Funken zu erzeugen. Ein Beispiel für ein einfaches Wunderkerzenrezept ist Kaliumperchlorat und Dextrin, die mit Wasser gemischt werden, um einen Stift zu überziehen, und dann in Aluminiumflocken getaucht werden. Die Metallflocken erhitzen sich, bis sie weißglühend sind und hell leuchten oder bei einer ausreichend hohen Temperatur tatsächlich brennen. Eine Vielzahl von Chemikalien kann hinzugefügt werden, um Farben zu erzeugen. Der Kraftstoff und das Oxidationsmittel werden zusammen mit den anderen Chemikalien so dosiert, dass die Wunderkerze langsam brennt und nicht wie ein Kracher explodiert. Sobald ein Ende der Wunderkerze entzündet ist, brennt es progressiv zum anderen Ende. Theoretisch ist das Ende des Stabes oder Drahtes geeignet, um ihn beim Brennen zu stützen.

Wie Raketen und Luftschalen funktionieren

Wenn die meisten Leute an 'Feuerwerk' denken, kommt ihnen wahrscheinlich eine Luftschale in den Sinn. Dies sind die Feuerwerke, die in den Himmel geschossen werden, um zu explodieren. Einige moderne Feuerwerke werden unter Verwendung von Druckluft als Treibmittel gestartet und unter Verwendung eines elektronischen Zeitgebers explodiert, aber die meisten Luftschalen bleiben unter Verwendung von Schießpulver gestartet und explodiert. Schießpulvergeschosse funktionieren im Wesentlichen wie zweistufige Raketen. Die erste Stufe einer Luftschale ist eine Röhre mit Schießpulver, die mit einer Zündschnur wie ein großer Kracher gezündet wird. Der Unterschied besteht darin, dass das Schießpulver verwendet wird, um das Feuerwerk in die Luft zu befördern, anstatt das Rohr zu explodieren. Am Boden des Feuerwerks befindet sich ein Loch, durch das sich ausdehnende Stickstoff- und Kohlendioxidgase das Feuerwerk in den Himmel schießen. Die zweite Stufe der Luftschale besteht aus einer Packung Schießpulver, mehr Oxidationsmittel und Farbstoffen. Die Verpackung der Bauteile bestimmt die Form des Feuerwerks.