Fireworks, teknologi berabad-abad lamanya, merupakan lambang simbol perayaan Hari Kemerdekaan-tetapi mereka juga merupakan keajaiban sains dan kejuruteraan moden. Teruskan membaca untuk mengetahui sains di sebalik kembang api yang akan anda lihat di seluruh negara malam ini.
1. Formula kimia untuk bunga api dicipta secara tidak sengaja. Kadang-kadang pada abad ke-10, orang Cina mula membuat bunga api dengan serbuk mesiu (bahan letupan kimia yang baru diketahui baru-baru ini telah ditemui). Tetapi para sarjana percaya bahawa pencipta menghantui formula kimia untuk serbuk belerang-sulfur, arang batu dan kalium nitrat, atau saltpeter-semasa cuba menghasilkan elixir keabadian. Lama kelamaan, orang Cina membangunkan pelbagai jenis bunga api yang menghasilkan pelbagai jenis kesan visual, dan ahli pirameknik menjadi profesion yang dihormati dalam masyarakat Cina.
2. Bunga api direka untuk tidak meletup. Sejujurnya, ahli kimia merancang kembang api untuk membakar secara perlahan mungkin, dan bukan meletup dengan cepat. Pembakaran yang lebih perlahan bermakna bahawa bunga api akan menghasilkan kesan visual untuk tempoh yang lebih lama yang meliputi kawasan yang lebih besar di langit. Untuk mencapai matlamat ini, bahan kimia bahan api dan pengoksida yang digunakan biasanya logam seperti aluminium atau magnesium untuk bahan bakar, dan percholates, klorat atau nitrat untuk pengoksidaan - agak besar, dalam lingkungan 250 hingga 300 mikron, kira-kira saiz butiran pasir. Selain itu, ahli kimia mengelakkan pencampuran bahan api dan pengoksidasi secara menyeluruh, menjadikannya lebih sukar untuk dibakar.
Pelet yang dibungkus di dalam bunga api mengandungi bahan kimia yang menghasilkan warna-warna terang yang kita lihat di langit. (Wikimedia Commons) 3. Warna yang berbeza dihasilkan oleh bahan kimia yang berbeza . Warna-warna cerah kelihatan apabila kembang api meletup adalah hasil bintang piroteknik-pelet bahan kimia yang menghasilkan warna-warna tertentu atau menghasilkan kesan memicu apabila dibakar. Apabila beban pecah dinyalakan, bahan api utama meletupkan pertama, memindahkan tenaga kepada bahan kimia pewarna, yang mendorong elektron-elektron 'kimia ini untuk bergerak ke dalam keadaan teruja. Kemudian, beberapa saat kemudian, apabila bahan kimia pewarna sejuk dan elektron jatuh kembali ke keadaan asas mereka, mereka melepaskan tenaga tambahan sebagai sinaran berwarna-warni apabila mereka terbang melalui langit. Warna tertentu bergantung kepada kimia: sebatian dengan strontium dan litium membakar merah yang kuat, manakala kalsium membakar oren, natrium membakar kuning, barium membakar hijau dan tembaga membakar biru.
4. Bentuk kembang api dihasilkan oleh reka bentuk pintar . Untuk mencapai bunga api berbentuk luar biasa, seperti cincin berganda, hati atau bintang, juruteknik membungkus bahan kimia dan pewarna bahan kimia di dalam tiub dalam pembentukan yang berbeza. Teras utama bahan bakar, yang dikelilingi oleh cincin pelet, akan menghasilkan bunga api berputar, sementara pelet dua lapisan akan membuat cincin berganda di langit. Sekiranya pelet bercampur-campur di bahagian dalam dengan bahan bakar, garis-garis warna akan tersebar dari titik pusat, seperti dalam pola "pohon willow". Untuk formasi yang sangat rumit, seperti hati atau bintang, pelet pewarna dilekatkan pada sekeping kertas dalam bentuk yang diingini. Apabila bahan api terbakar, ia menyalakan kertas, menghantar pewarna terbang dalam corak yang sama.
5. Bunga api mencemarkan. Walaupun keseronokan menunjukkan bunga api, mereka mempunyai kelemahan. Kita pernah menulis tentang bagaimana piroteknik boleh mengejutkan dan juga membunuh populasi burung. Mereka juga boleh membahayakan hidupan liar dengan cara yang lebih berbahaya-dengan memperkenalkan logam berat, sebatian sulfur-batubara dan percholate ke dalam badan air tempatan. Kembang api sering dilancarkan di atas tasik dan sungai, dan produk sampingan pembakaran ini boleh merosakkan ekosistem akuatik dari masa ke masa. Pencemaran udara juga boleh menjejaskan manusia, terutama yang menderita asma.
