Wie schwierig ist es, das blaue Feuerwerk in der Fernsehserie „Nothing But Thirty“ zu produzieren?

In der Fernsehserie „Nothing But Thirty“ werden „blaue Feuerwerke“ immer wieder als größter Traum des Feuerwerksdesigners Xu Huanshan erwähnt und erscheinen weiterhin als wichtiges Element zur Förderung der Handlung.

Stimmt es also tatsächlich, dass noch nie jemand blaues Feuerwerk hergestellt hat?

Natürlich nicht. Durch die Zugabe von Kupferverbindungen können Feuerwerkskörper blau gefärbt werden.

Allerdings sind blaue Feuerwerkskörper tatsächlich der heilige Gral der Feuerwerksindustrie. Feuerwerke mit rein blauer Farbe sind nicht nur schön, sondern auch selten.

Das Bild stammt aus Stephen Chows Film "Die Meerjungfrau" und wurde bearbeitet

Teil 1

Warum haben Feuerwerke Farben? Warum ist es schwierig, blaues Feuerwerk herzustellen?

Bis heute sind rein blaue Feuerwerkskörper ein Verkaufsargument bei Feuerwerksshows und es ist keine Übertreibung, sie als den heiligen Gral der Feuerwerksindustrie zu bezeichnen.

Warum sind blaue Feuerwerke so selten?

Zunächst müssen wir verstehen, wie Feuerwerke „gefärbt“ werden.

Können Sie sich an die Farben üblicher Feuerwerkskörper erinnern?

(Fotoquelle: Veer Gallery)

Feuerwerke können eine Vielzahl von Farben aufweisen, und zwar nicht, weil ihnen tatsächlich die Pigmente hinzugefügt werden, die wir zum Malen verwenden, sondern weil ihnen verschiedene Metallverbindungen hinzugefügt werden, die eine physikalische Veränderung hervorrufen, die als „Flammenfarbreaktion“ bezeichnet wird. Bei der Flammenfarbreaktion handelt es sich um das Phänomen, dass Metallatome oder -ionen in der Flamme unterschiedliche Farben zeigen.

Von links nach rechts sind die Flammenfarbreaktionen von Barium, Strontium, Lithium, Natrium, Kupfer und Kalium dargestellt (Quelle: Fine Art America)

Wenn ein Metallelement in eine Flamme gehalten wird, absorbieren die äußeren Elektronen des Metalls die Energie der Flamme und durchlaufen einen „Übergang“. Das heißt, die Elektronen, die ursprünglich eine stabile Umlaufbahn hatten, erreichen eine Umlaufbahn mit höherer Energie. Dies ist vergleichbar mit einem Baseball-Schlagmann, der seinen Schläger schwingt und den Baseball, der ursprünglich direkt auf ihn zufliegt, höher und weiter fliegen lässt.

Allerdings sind die Elektronen nach dem Übergang nicht stabil und kehren sofort in ihren vorherigen Zustand mit niedrigerer Energie zurück. Es ist wie bei einem Baseball: Egal, wie hoch er fliegt, irgendwann fällt er zu Boden. Dieser Vorgang wird auch als Übergang bezeichnet, mit der Ausnahme, dass die Richtung des Übergangs von einer Umlaufbahn mit hoher Energie zurück zu einer Umlaufbahn mit niedriger Energie ist. Zu diesem Zeitpunkt geben die Elektronen die ursprünglich absorbierte Energie in Form elektromagnetischer Wellen frei.

Elektronen in Atomen verschiedener Elemente geben bei ihrem Übergang elektromagnetische Wellen einer bestimmten Wellenlänge ab. Diese Wellenlänge hängt mit der spezifischen Elementart zusammen und ist eine charakteristische Eigenschaft des Atoms. Die elektromagnetischen Wellen, die von den Elektronen vieler Metallatome beim Springen freigesetzt werden, liegen gerade im sichtbaren Lichtband, sodass Menschen die bunten Farben deutlich erkennen können. Daher stammt auch der Name der Flammenfarbreaktion.

Das blaue Feuerwerk, das wir sehen, besteht eigentlich aus unzähligen Elektronen, die Energie in Form von blauem Licht freisetzen.

Im Allgemeinen werden Kupfer oder Kupferverbindungen als Farbstoffe zur Herstellung von Blau verwendet, darunter Kupferpulver, Kupfersulfat, Kupfercarbonat, Kupfernitrat, Kupferhydroxid, basisches Kupfercarbonat, Kupferchlorid usw. Unter diesen ist das von Kupferchlorid (CuCl) abgegebene blaue Licht mit einer Wellenlänge von 420–460 Nanometern das reinste, da das von anderen Kupfersalzen erzeugte Blau normalerweise einen deutlichen Grünton aufweist.

Okay, nachdem wir nun die Prinzipien des blauen Feuerwerks erklärt haben, kommen wir zurück zu unserem Thema: Warum ist es so schwierig, blaues Feuerwerk herzustellen?

Dies ist hauptsächlich auf die folgenden Aspekte zurückzuführen.

Erstens: Obwohl der Nachthimmel schwarz aussieht, weist er tatsächlich immer noch einen sehr starken Blaustich auf. Es ist keine leichte Aufgabe, das blaue Feuerwerk deutlich vom Hintergrund abzuheben. Da geringfügige Änderungen der Zusammensetzung zu erheblichen Änderungen der Verbrennungstemperatur und der Flammenfarbe führen können, ist es nicht einfach, das Verhältnis pyrotechnischer Mittel so anzupassen, dass sie die gewünschte Farbe aufweisen. Bei blauem Feuerwerk muss man auch den Kontrast zum Nachthimmelhintergrund berücksichtigen, Sie können sich also vorstellen, wie schwierig das ist.

Darüber hinaus gibt es einen natürlichen Widerspruch, der die Produktion von blauem Feuerwerk einschränkt. Generell gilt: Je höher die Temperatur des pyrotechnischen Mittels beim Verbrennen, desto heller ist die Farbe der Flammenreaktion und desto besser ist der visuelle Effekt. Gleichzeitig führt eine zu hohe Temperatur jedoch zur Zersetzung der als Farbstoffe verwendeten Metallsalze, was zu einer Veränderung des Zustands der Metallatome führt und dazu, dass die gewünschte Farbe nicht freigesetzt wird. Kupferchlorid, das das größte Potenzial zur Erzeugung von reinem blauen Licht besitzt, hat eine Zersetzungstemperatur von nur wenigen hundert Grad. Wenn es einer Flammenreaktion unterliegt, hat es tatsächlich begonnen, sich zu zersetzen. Wenn Sie blaues Licht präsentieren möchten, sollten Sie die Temperatur daher am besten unter 1200 Grad Celsius halten, da sonst andere helle Weißtöne erzeugt werden und die Reinheit des blauen Lichts beeinträchtigt wird.

Der Grund für die Schwierigkeit, blaues Feuerwerk herzustellen, liegt letztlich in der Materialknappheit . Es gibt viele Arten anorganischer Metallsalze, die anderen Farben entsprechen, aber Kupferchlorid ist fast das einzige, das blaues Licht erzeugen kann. Wenn wir organische Kupfersalze in die Liste der zu untersuchenden Kandidaten aufnehmen, werden die verfügbaren Optionen natürlich tatsächlich erheblich zunehmen. Das Problem besteht darin, dass für die Herstellung von Feuerwerkskörpern viel Salz benötigt wird, die Kosten ein sehr kritischer Faktor sind und organische Salze offensichtlich zu teuer sind.

Blaues Feuerwerk (Fotoquelle: Lin Wencheng)

Seit Jahrhunderten versucht man, einen Ersatz für Kupferchlorid zu finden, doch bis heute ist es der bevorzugte Rohstoff für blaue Feuerwerkskörper. Nur durch ständige Anpassung der Formel des pyrotechnischen Mittels können Feuerwerksingenieure die endgültige blaue Farbe so hell und strahlend wie möglich gestalten. In diesem Sinne hat die Handlung der Fernsehserie durchaus einen Bezug zur Realität und ich möchte dem Drehbuchautor für sein fundiertes Wissen wirklich gratulieren.

Teil 2

„GJ“, „UU“… Wie werden diese Feuerwerksmuster erzeugt?

Neben der Schwierigkeit, blaues Feuerwerk herzustellen, kam in der Fernsehserie auch das „Buchstabierfeuerwerk“ vor. Um die Charaktere des Dramas zu unterstützen, zündeten einige Hersteller auch im wirklichen Leben Feuerwerkskörper mit den Initialen der Heldin.

Auf der linken Seite ist das Feuerwerk zu sehen, das im Theaterstück vorkommt, und auf der rechten Seite ist das Feuerwerk in Wirklichkeit zu sehen. In beiden Fällen handelt es sich um Zauberfeuerwerke (Quelle: Weibo).

Wie also entstehen diese Feuerwerke aus Buchstaben und Mustern, die wir in unserem täglichen Leben sehen?

Damit kommen wir zu den Feuerwerkskörpern, die bei großen Feuerwerken zum Einsatz kommen.

Feuerwerkskörper sind eine Art Feuerwerk. Ihr Kernstück ist die Pyrotechnik, also das Mittel, das beim Verbrennen Flammen in verschiedenen Farben erzeugt. Zu den Hauptbestandteilen der Pyrotechnik zählen Oxidationsmittel, brennbares Material, Farbstoff und Klebstoff. Das Funktionsprinzip besteht darin, dass sich das Oxidationsmittel unter der Einwirkung von Brennstoffen und Hitze zersetzt und der freigesetzte Sauerstoff dazu verwendet wird, die Brennstoffe für die weitere Verbrennung zu versorgen, um hohe Temperaturen zu erzeugen, wodurch der (metallische) Farbstoff eine Flammenfarbreaktion durchläuft und der Klebstoff die Aufgabe hat, die verschiedenen Komponenten zu einem Ganzen zu verbinden.

Farbstoffe bestehen normalerweise aus verschiedenen Metallsalzen, die Flammenfarbreaktionen hervorrufen können. Wenn Sie nur blendend weißes Licht benötigen, können Sie auch Aufheller in Form von Magnesiumpulver und Aluminiumpulver hinzufügen. Die Brenntemperatur von gewöhnlichem Feuerwerk liegt bei etwa 2000 Grad Celsius, aber durch die Zugabe von Aufhellern kann die Brenntemperatur 3000 Grad Celsius erreichen, was ein extrem helles Glühlicht erzeugen kann.

Feuerwerkskörper haben normalerweise eine kugel- oder ringförmige Gestalt. Am äußeren Teil der Kugel bzw. des Rings befindet sich der kugelförmige pyrotechnische Wirkstoff, in der Mitte das zur Detonation dienende Schießpulver, welches direkt mit der Zündschnur verbunden ist. Beim Einfüllen von Feuerwerkskörpern in das Abschussrohr befindet sich tatsächlich eine bestimmte Menge Treibladungspulver im Rohr. Die Funktion des Treibladungspulvers besteht darin, das Feuerwerk in die Luft zu befördern.

Beim Zünden des Treibmittels wird auch die Zündschnur gezündet. Wenn der Feuerwerkskörper die vorgegebene Höhe erreicht, brennt die Zündschnur in das Innere des Feuerwerkskörpers hinein, woraufhin das Schießpulver explodiert und die brennbaren Bestandteile der Pyrotechnik entzündet.

Feuerwerkskörper-Hüllenstruktur

(Fotoquelle: Kato Fireworks Co., Ltd.)

Pyrotechnische Mittel werden oft in einer mehrschichtigen Struktur hergestellt, wobei jede Schicht von außen nach innen einen Farbstoff unterschiedlicher Zusammensetzung enthält. Auf diese Weise explodiert bei einer Explosion am Himmel zuerst die äußere Farbstoffschicht, dann die mittlere und schließlich die innere Schicht. Der Vorteil besteht darin, dass das Feuerwerk einen deutlichen, stufenweisen Farbwechseleffekt aufweist , der das Seherlebnis verbessert.

Bei Zauberfeuerwerken und Musterfeuerwerken besteht die Hauptmethode zum Erzielen des Effekts des Sprühens der pyrotechnischen Kugel mit unterschiedlicher Stärke und in unterschiedliche Richtungen darin, die Laderichtung und die Menge des detonierenden Schießpulvers zu kontrollieren.

Herzförmige Feuerwerksstruktur

(Fotoquelle: Kato Fireworks Co., Ltd.)

Teil 3

Obwohl Feuerwerk schön ist, müssen wir immer auf die sichere Lagerung und den sicheren Gebrauch achten

Osaka Yodogawa Feuerwerksfestival 2019

(Fotoquelle: Lin Wencheng)

Feuerwerkskörper sind brennbare und explosive Gegenstände und bei ihrer Herstellung, Verwendung und Lagerung können in jedem Stadium Gefahren entstehen. Ob es sich um große Feuerwerkskörper handelt, die von Fachleuten bedient werden müssen, oder um gewöhnliche Feuerwerkskörper für Zivilisten, sie haben viele Explosionen und Brandunfälle verursacht. Für Feuerwerkshersteller und professionelles Feuerwerkspersonal ist die Kontrolle aller Produktions- und Vertriebsschritte eine Verantwortung, der sie nachkommen müssen, um ihre eigene Sicherheit und die der Öffentlichkeit zu gewährleisten. Für den normalen Verbraucher ist es selbstverständlich, sich über die versteckten Gefahren im Klaren zu sein, die beim Zünden von Feuerwerkskörpern auftreten können.

Bei der Verwendung von großen Feuerwerkskörpern gibt es drei allgemeine Sicherheitsprobleme .

Erstens Blindgänger, die durch Sicherungsversagen verursacht werden . Mit großen Mengen Schießpulver geladene Blindgänger fallen irgendwann wieder zu Boden. Obwohl bei allgemeinen Feuerwerksshows nach Kräften versucht wird, sicherzustellen, dass selbst Blindgänger oder Überreste direkt auf die Oberfläche des Sees oder Meeres fallen, sollten Sie sich bei einem Blindgänger unbedingt sofort an die Feuerwehr wenden, damit dieser den Brand beseitigen kann.

Zweitens: Bei Zündfehlern, die durch einen Zündfehler verursacht werden , kommt es wahrscheinlich zu Fehlfunktionen der elektronischen Geräte. Es gab in der Geschichte viele Fälle, in denen Feuerwerke aus solchen Gründen scheiterten oder abgebrochen wurden.

Wenn zu diesem Zeitpunkt eine vorübergehende manuelle Zündung erforderlich ist, muss der Bediener gut geschützt sein. Darüber hinaus muss eine Fernzündung erfolgen, wenn die Ladung einen bestimmten Wert überschreitet.

Drittens kann es beim Abschuss eines Feuerwerks zu Unfällen kommen, beispielsweise wenn die Abschussröhre umfällt . Daher muss im Voraus sichergestellt werden, dass sich die Ausrüstung in einem optimalen Zustand befindet. Obwohl bei gewöhnlichem zivilem Feuerwerk die Pulvermenge weitaus geringer ist als bei großen Feuerwerkskörpern, kann die Gefahr nicht ignoriert werden und es müssen grundlegende Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden.

Zunächst muss klargestellt werden , dass das Abbrennen von Feuerwerkskörpern in verbotenen Bereichen und zu verbotenen Zeiten illegal ist . Informieren Sie sich unbedingt vor dem Zünden von Feuerwerkskörpern über die entsprechenden Hinweise. Zielen Sie beim Zünden von Feuerwerkskörpern niemals auf Menschen oder andere Tiere und achten Sie unbedingt darauf, ob sich in der Nähe brennbare und explosive Gegenstände befinden. Denken Sie daran, vor dem Zünden von Feuerwerkskörpern den Wetterbericht zu prüfen. Starke Winde können leicht Brände verursachen, daher sollte bei solchen Wetterbedingungen auf Feuerwerk verzichtet werden. Wenn nach dem Zünden von Rohrfeuerwerkskörpern die Zündung nicht erfolgreich war, schauen Sie nicht direkt in die Düse des Feuerwerkskörpers. Schließlich ist es sehr gefährlich, die Außenverpackung des Feuerwerkskörpers zu zerlegen, das Schießpulver auszuschütten und es zu zünden! Wir müssen auf die Sicherheit achten, die entsprechenden Sicherheitsvorschriften strikt einhalten und Leben und Gesundheit wertschätzen.

Die Menschen verwenden oft den Satz „Das Leben ist wie eine Sommerblume“, um die kurzlebige Schönheit zu beschreiben, aber Feuerwerke sind noch flüchtiger als Sommerblumen. Die Galaxie ist wie ein Traum, Feuerwerke vergehen schnell, aber es ist schwer vorherzusagen, was nach der Pracht kommen wird. Der Feuerwerksdesigner in der Fernsehserie hatte einst viel, doch am Ende verlor er alles. Unser Leben ähnelt einem Feuerwerk. Wir sollten die Brillanz des Feuerwerks in seiner vollen Pracht nutzen, müssen aber auch daran denken, bei der Produktion und Lagerung jeden unauffälligen Schritt zu unternehmen. Andernfalls könnte sich die nächste brillante Sekunde schnell in Luft auflösen.

Quellen:

1. Blauflammige pyrotechnische Kompositionen: Eine kurze Übersicht

http://www.jpyro.co.uk/?p=1148

2. Warum man kein strahlend blaues Feuerwerk sieht

https://www.businessinsider.com/fireworks-blue-pyrotechnics-chemical-hard-make-2019-7

3. Rot, Weiß, aber selten Blau – die Wissenschaft der Feuerwerksfarben, erklärt

https://theconversation.com/red-white-but-rarely-blue-the-science-of-fireworks-colors-explained-119284

4. Die Entwicklung des Feuerwerks

https://web.archive.org/web/20160106154801/https://ssec.si.edu/stemvisions-blog/evolution-fireworks

5. Warum blaues Feuerwerk laut Wissenschaft schwer herzustellen ist

https://www.inverse.com/article/33623-blue-fireworks

Produziert von: Science Popularization China

Produziert von: Zhang Hao (Universität Osaka)

Hersteller: Computer Network Information Center, Chinesische Akademie der Wissenschaften

(Die in diesem Artikel angegebenen Bilder mit Quellenangabe wurden autorisiert)

Der Artikel gibt nur die Ansichten des Autors wieder und repräsentiert nicht die Position der China Science Expo

Dieser Artikel wurde zuerst in der China Science Expo (kepubolan) veröffentlicht.

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