Ciencia Pirotécnica y Cómo Funcionan los Fuegos Artificiales

Los fuegos artificiales han sido una parte tradicional de las celebraciones de Año Nuevo desde que fueron inventados por los chinos hace casi mil años. Hoy en día, los fuegos artificiales se ven en la mayoría de los días festivos. ¿Alguna vez te has preguntado cómo funcionan? Hay diferentes tipos de fuegos artificiales. Petardos, bengalas y proyectiles aéreos son ejemplos de fuegos artificiales. Aunque comparten algunas características comunes, cada tipo funciona de manera un poco diferente.

Cómo Funcionan los Petardos

Los petardos son los fuegos artificiales originales. En su forma más simple, los petardos consisten en pólvora envuelta en papel, con una mecha. La pólvora consiste en un 75% de nitrato de potasio (KNO ₃), 15% de carbón vegetal (carbono) o azúcar, y 10% de azufre. Los materiales reaccionarán entre sí cuando se aplique suficiente calor. Encender el fusible suministra el calor para encender un petardo. El carbón o el azúcar es el combustible. El nitrato de potasio es el oxidante, y el azufre modera la reacción. El carbono (del carbón vegetal o el azúcar) más el oxígeno (del aire y el nitrato de potasio) forman dióxido de carbono y energía. El nitrato de potasio, el azufre y el carbono reaccionan para formar gases de nitrógeno y dióxido de carbono y sulfuro de potasio. La presión del nitrógeno en expansión y el dióxido de carbono hacen explotar la envoltura de papel de un petardo. El fuerte estallido es el estallido de la envoltura que se está separando.

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Cómo Funcionan las Bengalas

Una bengala consiste en una mezcla química que se moldea en una varilla o alambre rígido. Estos productos químicos a menudo se mezclan con agua para formar una suspensión que puede recubrirse en un alambre (por inmersión) o verterse en un tubo. Una vez que la mezcla se seque, tendrás una bengala. El polvo o las escamas de aluminio, hierro, acero, zinc o magnesio crean chispas brillantes y relucientes. Un ejemplo de una receta simple de bengalas consiste en perclorato de potasio y dextrina, mezclados con agua para recubrir un palo, luego sumergidos en escamas de aluminio. Las escamas de metal se calientan hasta que son incandescentes y brillan intensamente o, a una temperatura lo suficientemente alta, se queman. Se puede agregar una variedad de productos químicos para crear colores. El combustible y el oxidante son proporcionados, junto con los otros productos químicos, de modo que la bengala arde lentamente en lugar de explotar como un petardo. Una vez que se enciende un extremo de la bengala, se quema progresivamente hasta el otro extremo. En teoría, el extremo del palo o alambre es adecuado para sostenerlo mientras se quema.

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Cómo Funcionan los Cohetes y los Proyectiles Aéreos

Cuando la mayoría de la gente piensa en "fuegos artificiales", se le viene a la mente un proyectil aéreo. Estos son los fuegos artificiales que se disparan al cielo para explotar.

Algunos fuegos artificiales modernos se lanzan con aire comprimido como propulsor y explotan con un temporizador electrónico, pero la mayoría de los proyectiles aéreos se lanzan y explotan con pólvora. Los proyectiles aéreos basados en pólvora funcionan esencialmente como cohetes de dos etapas. La primera etapa de un proyectil aéreo es un tubo que contiene pólvora, que se enciende con un fusible muy parecido a un petardo grande. La diferencia es que la pólvora se usa para impulsar los fuegos artificiales en el aire en lugar de explotar el tubo. Hay un agujero en la parte inferior de los fuegos artificiales para que los gases de nitrógeno y dióxido de carbono en expansión lancen los fuegos artificiales al cielo. La segunda etapa del proyectil aéreo es un paquete de pólvora, más oxidante y colorantes. El embalaje de los componentes determina la forma de los fuegos artificiales.

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Cómo Los Fuegos Artificiales Obtienen Sus Colores

Los fuegos artificiales obtienen sus colores de una combinación de incandescencia y luminiscencia.

La incandescencia es luz roja, naranja, amarilla, blanca y azul producida por el calentamiento del metal hasta que brilla. Esto es lo que ves cuando pones un atizador en el fuego o calientas un quemador de estufa.

La mayoría de los colores provienen de la luminiscencia. Básicamente, las sales metálicas de los fuegos artificiales emiten luz cuando se calientan. Por ejemplo, las sales de estroncio producen fuegos artificiales rojos, mientras que las sales de cobre y bario producen colores azules y verdes. La luz emitida es la base para la prueba de llama en química analítica, que ayuda a identificar elementos en una muestra desconocida.