الألعاب النارية

الألعاب النارية هي في الأساس صاروخ مصمم للانفجار بطريقة مسيطر عليها للغاية مع دوي وانفجارات من الضوء ذي

الألوان

الزاهية حيث تأتي كلمة “الألعاب النارية” من الكلمة اليونانية “firework” والتي تعني بشكل مناسب للغاية “فن النار” أو “مهارة النار” والألعاب النارية هي في الأساس عبارة عن مزيج من المركبات لتوفير الانفجار والأملاح المعدنية هي مواد مضافة تمنحك ألواناً مختلفة.[1][2]

مكونات الألعاب النارية

يمكن أن تكون الألعاب النارية معقدة للغاية وأنواع مختلفة (الصواريخ وعجلات كاترين وما إلى ذلك) حيث تعمل بطرق مختلفة على الرغم من ذلك فإن الألعاب النارية الجوية (تلك المصممة لتطلق في السماء) تتكون من خمسة أجزاء رئيسية العمل من الأسفل إلى الأعلى:

العصا (“الذيل”):

أول ما تلاحظه هو عصا خشبية أو بلاستيكية طويلة بارزة من الأسفل تضمن إطلاق الألعاب النارية في خط مستقيم هذا مهم لسببين.
أولاً بحيث تذهب الألعاب النارية إلى حيث تنوي ولا تطير في اتجاه عشوائي مما يتسبب في حرائق أو أضرار في الممتلكات أو إصابات.
ثانياً لأنه يساعد في عرض المنظمين على وضع تأثيرات الألعاب النارية بدقة وتحتوي بعض الألعاب النارية الآن على عصي بلاستيكية مفصلية بحيث يمكن بيعها في صناديق أصغر حجماً وأكثر إحكاماً.

المصهر:

هذا هو الجزء الذي يبدأ الجزء الرئيسي من الألعاب النارية (الشحنة) يحترق ويشعل فتيلاً صغيراً آخر يجعل الأجزاء الملونة والمثيرة للاهتمام من الألعاب النارية (التأثيرات) تنفجر في وقت لاحق.
في الألعاب النارية المنزلية الأساسية يتكون المصهر الرئيسي من قطعة من الورق أو القماش الذي تضيئه بولاعة سجائر.
في عرض الألعاب النارية العامة المعقدة تضاء الصمامات بواسطة ملامسات كهربائية تُعرف باسم رؤوس الصمامات السلكية.
عندما يضغط فني الألعاب النارية على زر يتدفق تيار كهربائي على طول السلك في رأس المصهر مما يجعله يحترق لفترة وجيزة حتى يشعل المصهر الرئيسي على عكس الإشعال اليدوي يمكن إجراء الإشعال الكهربائي على مسافة كبيرة لذا فهو أكثر أماناً.

الشحنة (“المحرك”):

الشحنة عبارة عن مادة متفجرة بدائية نسبياً مصممة لتفجير الألعاب النارية في السماء وأحياناً على مسافة عدة مئات من الأمتار (1000 قدم أو نحو ذلك) بسرعة تصل إلى عدة مئات من الكيلومترات / ميل في الساعة ( بأسرع

طائرة

مقاتلة) وعادةً ما تتكون من مسحوق متفجر خشن ومعبأ بإحكام (المعروف أيضاً باسم المسحوق الأسود).
تقليدياً كان البارود المستخدم في الألعاب النارية مصنوعاً من 75 في المائة من نترات البوتاسيوم (وتسمى أيضاً

الملح

الصخري) ممزوجاً بنسبة 15 في المائة من الفحم و 10 في المائة من الكبريت وتستخدم الألعاب النارية الحديثة أحياناً خلائط أخرى (مثل مسحوق عديم الكبريت مع نترات البوتاسيوم الإضافية) أو مواد كيميائية أخرى بدلاً من ذلك.
لاحظ أن الشحنة ترسل الألعاب النارية عالياً في الهواء ولا تصنع الانفجارات المذهلة التي يمكنك رؤيتها بالفعل.

التأثير:

هذا هو الجزء من الألعاب النارية الذي يصنع العرض المذهل بمجرد ارتفاع الألعاب النارية بأمان في الهواء سيكون للألعاب النارية تأثير واحد أو تأثيرات متعددة معبأة في حجرات منفصلة تنطلق بالتسلسل تشتعل بواسطة فتيل بطيء الاحتراق نسبياً وتأخير زمني يعمل في طريقه إلى الأعلى ويشتعل بواسطة المصهر الرئيسي.
على الرغم من أنها مجرد متفجرات إلا أن التأثيرات تختلف تماماً عن الشحنة الرئيسية وتتكون كل واحدة من مواد متفجرة دقيقة ومعبأة بشكل فضفاض وغالباً ما يتم تشكيلها في “نجوم” منفصلة والتي تشكل الانفجارات الصغيرة والفردية والملونة من الألعاب النارية الأكبر حجماً.
اعتماداً على كيفية صنع كل تأثير وتعبئته يمكنه إما إنشاء انفجار واحد للنجوم بسرعة كبيرة أو إطلاق عدد كبير من الألعاب النارية الصغيرة في اتجاهات مختلفة مما يتسبب في سلسلة من الانفجارات الصغيرة في تسلسل مذهل ومحدّد مسبقاً.

الرأس:

هذا هو الاسم العام للجزء العلوي من الألعاب النارية التي تحتوي على التأثير أو التأثيرات (تُعرف مجتمعة باسم الحمولة النافعة تشبه إلى حد كبير

الحمل

في صاروخ فضائي).
في بعض الأحيان يكون للرأس “مخروط أنفي” مدبب لجعل الألعاب النارية أسرع وأكثر ديناميكية هوائية وتحسين فرصها في السير في خط مستقيم على الرغم من أن العديد من الألعاب النارية لها نهاية حادة.

كيف تصنع الألعاب النارية

الألعاب النارية المتفجرة هي في الأساس عدد من التفاعلات الكيميائية التي تحدث في وقت واحد أو في تسلسل سريع وعندما تضيف بعض الحرارة فإنك توفر طاقة تنشيط كافية (الطاقة التي تبدأ التفاعل الكيميائي) لصنع مركبات كيميائية صلبة معبأة داخل الألعاب النارية تحترق بالأكسجين في الهواء وتحول نفسها إلى مواد كيميائية أخرى مما يؤدي إلى إطلاق الدخان و غازات العادم مثل ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون والنيتروجين في العملية.

على سبيل المثال هذا مثال على أحد التفاعلات الكيميائية التي قد تحدث عندما تحترق

شحنة

البارود الرئيسية:

2KNO3 (نترات البوتاسيوم) + S (كبريت) + 3 درجة مئوية (كربون على شكل فحم) → K2S (كبريتيد البوتاسيوم) + N2 (غاز النيتروجين) + 3 CO2 (ثاني أكسيد الكربون).

فيزياء الألعاب النارية:

لا تقوم المواد الكيميائية الصلبة المعبأة في علبة الورق المقوى بإعادة ترتيب نفسها ببساطة إلى مواد كيميائية أخرى حيث يتم تحويل بعض الطاقة الكيميائية المحبوسة بداخلها إلى أربعة أنواع أخرى من الطاقة (الحرارة والضوء والصوت والطاقة الحركية للحركة).
وفقاً لقانون أساسي في الفيزياء يسمى حفظ الطاقة (أحد أهم القوانين العلمية الأساسية التي تحكم كيفية عمل الكون) يجب أن تكون الطاقة الكيميائية الكلية المعبأة في الألعاب النارية قبل اشتعالها هي نفس إجمالي الطاقة المتبقية فيها بعد أن تنفجر بالإضافة إلى الطاقة المنبعثة على شكل ضوء وحرارة وصوت وحركة.

سبب إطلاق الألعاب النارية في الهواء:

الشحنة ليست أكثر بقليل من صاروخ أثناء احتراقها حيث يتم تشغيل الألعاب النارية بواسطة الفعل

ورد

الفعل (المعروف أيضاً باسم قانون نيوتن الثالث للحركة) بنفس طريقة صاروخ الفضاء أو المحرك النفاث.
عندما يحترق المسحوق المعبأ في الشحنة فإنه يطلق غازات عادم ساخنة تنطلق للخلف وإن قوة إطلاق غازات العادم للخلف تشبه الانفجار الخارج من محرك صاروخي وتخلق قوة “رد فعل” متساوية ومعاكسة ترسل إطلاق الألعاب النارية للأمام في الهواء.[2]

سبب تلون الألعاب النارية بألوان مختلفة عند اشتعالها

إنه ترتيب الإلكترونات في الأصداف خارج نواة المعدن الذي يسمح بامتصاص الطاقة وانبعاث أطوال موجية مختلفة (ألوان) من الضوء حيث يجلب كل عنصر “لون” محدد بناءً على عدد إلكتروناتها ولدى الإلكترونات تفاعلات بين بعضها البعض في الأصداف المحيطة بالنواة ويؤدي هذا المزيج من العوامل إلى ظهور مجموعات محددة من الخصائص لمعدن معين.
أثناء اجتياز الجدول الدوري تزداد العناصر ثقلاً وهذا سيساهم أيضاً في مستويات الطاقة النسبية المرتبطة بتوزيع الإلكترونات والتي ستغير أيضاً اللون الذي تنبعث منه هذه العناصر الضوء.
ربما تعلم أنه إذا قمت بحرق

المعادن

في لهب ساخن (مثل موقد بنزن في مختبر المدرسة) فإنها تتوهج بألوان كثيفة للغاية وهذا بالضبط ما يحدث في الألعاب النارية.
تعطي المركبات المعدنية المختلفة ألواناً مختلفة حيث تعطي مركبات الصوديوم اللون الأصفر والبرتقالي على سبيل المثال يعطي أملاح النحاس والباريوم الأخضر أو الأزرق والكالسيوم أو السترونتيوم يصنع اللون الأحمر.[1][2]