Acolorit espectacle d'estiu
2002/07/01 Mendiburu, Joana - Elhuyar Zientziaren Komunikazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria
Els vius colors que produeixen els focs artificials, el soroll i l'espectacle són per a molts un dels principals exponents de la festa. Però els espectacles també cegan, l'espectador no és conscient de la infraestructura de l'espectacle i en el cas dels coets ocorre així: darrere d'aquestes llums i explosions hi ha una estructura senzilla i mescles precises.
Usos al llarg de la història
El coet és d'origen xinès. La pols negra o almenys la pólvora es va utilitzar per primera vegada en ell, VIII. i IX. entorn dels segles. A Europa, XIII-XIV. Va aparèixer cap al segle XX.
Durant l'Edat mitjana, durant la guerra, no es van utilitzar per a incendiar, però sí per a espantar als cavalls. Per a augmentar aquest efecte, el XVI. A la fi del segle XX, els coets s'omplien de petards i magranes, idea que després es va descartar. És més, a causa de la dificultat de determinar la direcció dels coets, es van descartar per complet durant molt de temps. No obstant això, sembla que van ser molt utilitzats durant la Primera Guerra Mundial i, igual que ha ocorregut amb altres materials i tecnologies, avui dia s'utilitzen majoritàriament per a celebracions, l'excusa per a desenvolupar coets ha estat la guerra.
Estructura dels focs artificials
La majoria dels focs artificials només tenen dos compartiments. L'inferior, que està en contacte amb la metxa, s'omple de pólvora, i en el segon es fiquen els elements que crearan l'espectacle en explotar. Els focs artificials amb més compartiments se succeeixen amb més d'una explosió.
La pólvora, en cremar-se, segrega gran quantitat de gas i mou el coet fins a l'altura en què esclata. El gas surt dels orificis preparats per a això, la qual cosa fa que el coet es mogui. La pólvora no s'estén molt, no és molt tòxica i és molt estable en zones sense humitat, per això s'utilitza tant.
Una vegada incendiats, per a evitar que chocen amb la campana de l'església, els coets de retenció en direcció recta porten un pal.
Res més incendiar la pólvora, el coet parteix a tota velocitat en el cel fins que explota bruscament. Llavors, per al gaudi dels més petits i majors de la casa, el cel s'adorna amb vius colors i tot tipus de formes. En alguns casos es produeix una lluminositat brillant i un elevat soroll. Aquestes són les característiques dels focs artificials: lluminositat, color, forma i soroll.
Il·luminant el cel
Els focs artificials produeixen la llum per dos fenòmens, però en tots dos casos es produeixen reaccions redox. És a dir, un oxidant oxida a un altre compost. Aquestes reaccions necessiten oxigen, però en el cas dels focs artificials no consumeixen oxigen de l'aire. Els oxidants utilitzats solen ser sals metàl·liques riques en oxigen com a nitrats, clorats i perclorats.
Els fenòmens generadors de llum són la incandescència i l'emissió atòmica. La incandescència és, senzillament, la propietat de la matèria d'emetre llum per altes temperatures. No obstant això, val la pena esmentar un petit detall: la llum emesa és proporcional a la temperatura, és a dir, el granulat. Per tant, amb un lleuger augment de la temperatura s'aconsegueix molta més llum.
És el cas del magnesi. Les partícules d'òxid metàl·lic generades en l'oxidació del combustible s'eleven a temperatures superiors a 3.000 °C, generant una lluminositat suficient per a enlluernar la incandescència.
No obstant això, els productors es basen en l'emissió atòmica per a obtenir el color brillant dels focs artificials actuals. Darrere d'aquest nom tècnic hi ha un succés relativament simple, en la base del qual es troben els electrons.
Els electrons es troben al voltant del nucli de l'àtom, ordenats escalonadament en funció de la seva energia. Quan absorbeix energia d'una font d'energia externa, i en aquest cas la calor és la font d'energia, salten al següent nivell d'energia. Per a passar d'un nivell a un altre, com si les escales estiguessin pujant, els electrons necessiten energia i no poden quedar a mig camí de dos graons. No obstant això, el nou nivell energètic normalment no és estable i l'electró tornarà ràpidament al nivell inicial d'energia. Però en tot això, on està la llum?
Quan l'electró baixa al nivell bàsic d'energia, allibera com a llum aquesta diferència d'energia. Depenent de l'àtom, la diferència entre nivells energètics serà major o menor, per la qual cosa els electrons no alliberaran la mateixa quantitat d'energia.
La llum convertida en color
Però l'objectiu dels focs artificials no és il·luminar el cel, sinó seduir a l'espectador, i per a això han de decorar el cel amb vius colors. Però existeix relació entre la llum i els colors? I com es creen els colors?
Els colors són sensacions que produeix la llum i, per tant, per a saber com es produeixen els colors, primer cal saber què és la llum
La llum és una ona electromagnètica que es defineix en funció de dos paràmetres: freqüència i longitud d'ona. Comparant amb les ones que exploten a la platja, la freqüència seria el nombre d'ones que arriben en un temps limitat i la distància d'ona entre una ona i la següent. Com més gran és l'energia, menor és la longitud d'ona de la llum.
L'ull humà no veu totes les longituds d'ona, només veu entre 400 i 800 nm aproximadament i a cada longitud li correspon un color. La ubela és el color de menor longitud d'ona que pot veure l'ull humà (380 nm) i el vermell el de major longitud d'ona (780 nm). Les ones entre aquestes longituds corresponen al blau, verd, groc i taronja. El blanc s'obté emetent ones de diferent longitud en el mateix moment.
Depenent dels components que s'utilitzin per a la fabricació del foc artificial, s'obtindran ones de diferent longitud. Per posar un exemple, si es vol fer foc artificial de color verd s'utilitzarà el bari. En concret, en el moment de l'explosió haurà de generar-se un clorur de bari (BaCl 2), compost que produeix ones d'una longitud aproximada de 500-530 nm, que és el corresponent al verd.
És més fàcil que aconseguir-ho! Això es deu al fet que, en cas d'excés d'oxigen, en lloc de formar clorur de bari, es produirà òxid de bari (BaO) que produirà ones de 480-600 nm. Aquestes longituds d'ona donen colors del blau al verd al taronja. Aquests colors poden ser molt bonics, però estan molt lluny del verd que es volia aconseguir al principi.
Els àtoms de sodi són els que generen una de les ones més llargues per emissió atòmica. En escalfar-se a més de 1.800 °C, aquests àtoms creen un intens color groc-taronja. La vitalitat d'aquest color cobreix la resta de colors que poden produir-se en el mateix moment.
Per a aconseguir els colors amb precisió és necessari utilitzar els components de cadascun d'ells, però a més cal controlar molt bé les reaccions redox per a evitar la formació de molècules no desitjades.
Perdent en formes…
A més dels colors, els espectadors són fascinats per les formes: despreniments d'aigua, palmeres, cometes, serpentines… Depenent dels ingredients i de l'estructura, es poden formar de totes les formes. Però tots ells es basen en el principi que els focs artificials necessiten la màxima energia en el menor espai possible.
Una de les formes més conegudes és la de la palma que tanca les sessions de focs artificials. La palmera té bossetes plenes d'una mescla pirotècnica anomenada ‘estrella’. Depenent de la ubicació d'aquestes bosses es crearan diferents formes.
També hi ha focs artificials de gran varietat. En explotar cada compartiment s'encén un dispositiu que provoca un retard que fa esclatar el següent compartiment. Això permet que en un sol coet es produeixi més d'una explosió.
D'altra banda, la durada de les espurnes varia en funció de la grandària de les partícules del foc artificial. Si es desitja que la llum es mantingui durant molt de temps, n'hi ha prou amb utilitzar partícules grans, que romandran més temps calents i la combustió avançarà amb l'oxigen de l'aire.
Si algú creia que els colors i formes dels focs artificials s'obtenen per casualitat, a partir d'ara tindrà clar que en el fetge hi ha fenòmens de combustió i emissió de llum, components i estructures ben treballades.
Una vegada conegudes les parts ocultes dels focs artificials, no us queda més que mirar al cel i gaudir de l'espectacle que ofereixen.
Clorat de potassi
KNO 3 KCIO 3
Azula420-460 nmCobre Zinc
Clorur de coure(I)
Sulfat de coure(II)
CineCuSO 4 ZnVerdea520-560
Bnitrato de clorario
Bari
Perquè (NO 3 ) 2
BaCI 2
Ba(CIO 3 ) 2
Òxid de sodi Nitrat de sodi
Na 2 C 2 O 4 Na 2 O
NaNO 3 Espino de magnesi 600-620 nmCalcio Nitrat de calci Ca(NO
3 ) 2
Blanc-i-vermell 680-780 nmNitrato d'alumini extraccio
Nitrat
d'estribio.
Punt negre dels focs artificials Els focs artificials poden ser espectaculars, però desgraciadament també són responsables de la contaminació que l'ull humà no veu. De fet, un estudi realitzat a Delhi (l'Índia) la passada tardor ha demostrat que els focs artificials són un dels causants de l'efecte d'hivernacle (O 3). L'ozó és un contaminant secundari, és a dir, no s'emet directament a l'atmosfera. Es produeix quan els òxids de nitrogen i els compostos orgànics volàtils reaccionen sota la radiació solar. Però, com ja s'ha indicat, també pot deure's a focs artificials. En els focs artificials s'utilitzen sals metàl·liques riques en oxigen com a perclorats, estronci, nitrats i clorats. Gran part de la llum que es genera en cremar aquestes sals té una longitud d'ona inferior a 240 nm (encara que l'ull humà no el veu) i l'energia radioactiva d'aquestes emissions és suficient per a dissociar les molècules d'oxigen atmosfèriques i formar àtoms d'oxigen. A continuació s'enllacen les molècules d'oxigen amb els àtoms d'oxigen recentment formats i es forma l'ozó. |
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
