dimarts, 21 de juliol de 2015

"Revelant els secrets de les antigues pólvores", de Maria Clèries i Anna Galan · #batxillerat




'Revelant els secrets de les antigues pólvores'
Maria Clèries Aran i Anna Galan González
Institut de Guissona
Tutora: Dolors Serra Vidal
1r premi Ciències i Tecnologia del XII Premi Comarcal de Treballs de Recerca 2015, per als alumnes de 2n de Batxillerat


Síntesi del treball

En torn a la nostra fascinació, ja des d'infants, per les llums de colors en el cel nocturn de la nit de Sant Joan, vam voler endinsar-nos en les ciències que fan possible la coloració del foc. D'altra banda, la química sempre ens havia semblat una ciència enigmàtica i alhora fascinant: com és possible que una mica de nitrat d'estronci i clorat de potasi creïn una intensa llum roja?

D'aquí sorgeix Revelant els secrets de les antigues pólvores, un treball de recerca basat en els processos físicoquímicomatemàtics que condueixen a la formació de les pólvores.

L'objectiu principal d'aquest treball és estudiar els components de les pólvores i com actuen, per posteriorment poder muntar les nostres pròpies fonts de colors, a més a més de dur a terme uns càlculs matemàtics acurats per corroborar les diferents reaccions que tenen lloc a l'interior d'una font quan l'encenem i emet llum i color.

Per això el nucli d'aquest treball de recerca gira al voltant de l'estudi de la llum i els colors en els focs artificials, és a dir, pretén revelar quins són els components, les proporcions i el mètode necessari per produir pólvores de diferents coloracions, així com els processos físicoquímics implicats, com per exemple el càlcul de l'energia emesa.

Així doncs, a partir d'uns receptaris extrets d'un llibre del 1853, s'han traduït els noms dels antics reactius a un llenguatge actual, i s'han deduït les reaccions químiques que hi tenen lloc quan es mesclen determinats productes i es produeix una combustió. Seguidament, s'han calculat factors més teòrics com el volum dels gasos despresos, l'increment d'entalpia estàndard, la quantitat de calor emesa, la temperatura adiabàtica de flama, la intensitat de radiació lluminosa, la longitud i freqüència màximes i el tant per cent de radiació visible. Un cop assolida la teoria que s'ha d'emprar a l'hora de formar les pólvores i sabudes les proporcions determinades de cada una d'aquestes, s'ha experimentat al laboratori el procés de sintetitzar-les. Aquest és un procés llarg, costós i específic per a cada coloració. Per últim s'han confeccionat les seves carcasses i les metxes a base de petites modificacions, a fi de construir les fonts de colors.

En conclusió, no obstant les petites dificultats que han anat sorgint durant la nostra recerca, ha estat un treball del qual hem pogut gaudir i aprendre molt, a més a més d'arribar a resultats reeixits:
  • Hem aconseguit sintetitzar exitosament pólvores de tots els colors fixats en els nostres objectius i construir unes carcasses i metxes funcionals.
  • Hem arribat a resultats lògics que ens descriuen numèricament el procés de les reaccions químiques, degut a què hem tractat les pólvores com si fossin un cos negre.
  • La part teòrica del treball ha corroborat tota la part pràctica, és a dir, no hi ha hagut cap contradicció entre ambdues.
  • A més hem aprés molts continguts útils per a l'àmbit acadèmic.
També hem tingut l'oportunitat de formar part activament de les Forces Diabòliques de Sanaüja, vinculades amb la Pirotècnia Igual, de manera que hem pogut endinsar-nos molt més en el món del foc i la pirotècnia, i conèixer professionals sobre aquest tema, al mateix temps que gaudíem de l'experiència.



En termes generals podríem dir que hem fet la base dels focs artificials a petita escala, exceptuant les parts dinàmica i mecànica de la física, com els enlairaments, les rotacions, les explosions i el soroll, atès que la part treballada és molt àmplia i complexa, ja que s'han de tenir en compte la radiació del cos negre, la incandescència i la luminescència, tres conceptes bàsics per a aquest treball, però molt difícils de tractar a l'hora de fer càlculs.

Per acabar ens agradaria referir-nos a la nostra experiència respecte a aquest treball. Ha estat un treball molt laboriós, on s'han hagut de fer moltes rèpliques per tal de seguir el mètode científic i poder donar resultats vàlids. Les repeticions i les equivocacions han estat fruit del nostre èxit, ja que hem après d'elles, i ens han dut a trobar els càlculs més exactes i conseqüentment hem pogut millorar les pólvores. En general han estat molts mesos de feina, però alhora d'una gran autocompensació perquè hem aconseguit tots els nostres objectius inicials a base d'esforç i d'orgull per un treball ben fet.


Extret del dossier 'XII Premi Comarcal de Treballs de Recerca 2015, per als alumnes de 2n de Batxillerat', núm. 223, juny 2015, revista 'Segarra'

Imatge extreta de http://www.quo.es/ser-humano/la-quimica-de-los-fuegos-artificiales