Реферат на тему пиротехника по обж

Обновлено: 06.07.2024

Цель: изучить химические основы пиротехники и выявить приемы безопасного использования пиротехнических устройств в быту
Задачи:
Познакомится с физико-химическими свойствами пиротехнических составов.
Изучить компоненты пиротехнических составов и основные технические требования к ним.
Рассмотреть основные опасные факторы, возникающие при срабатывании фейерверка.

Содержание
Работа содержит 1 файл

Maryutina.docx

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

Смоленский государственный университет

Кафедра экологии, химии и МПХ

Химические основы пиротехники и проблемы безопасности

Студентки 3 курса

Глава 1. Пиротехнические составы

1.1. Элементарные понятия и термины пиротехники……………………..5-7

1.3. Основные компоненты пиротехнических составов

1.3.1. Окислители. Технические требования к окислителям………12-15

1.3.2.Горючие. Основные требования………………………………16-22

Глава 2. Виды фейерверков………………………………………………. 31-34

Глава 3. Проблемы безопасности при использовании пиротехнических изделий

3.1. Факторы, возникающие при срабатывании фейерверка………35-37

3.3 Правила по безопасному использованию пиротехники……. …40-42

Как развлечение пиротехника существует, наверное, с тех пор, когда ещё дикий человек, наблюдая ночью за лесными пожарами, видел, что при падении горящих деревьев в небо поднимается масса красных и оранжевых искр. Он сидел на берегу широкой реки, понимая, что ему ничего не угрожает и любовался зрелищем.

С тех пор прошло много времени, но и поныне человек зачарованно смотрит на огонь, будь то пламя костра или топка камина. Когда же нам показывают фейерверк – тем более хочется смотреть, не отрываясь, чтоб не пропустить что-то интересное. А в фейерверке интересно всё!

Необычайно широкий спрос на фейерверки в последние 10-15 лет породил и соответствующее количество предложений. Однако в такой специфической области деятельности, когда фейерверки и другие специальные эффекты в театрах, парках, при массовых гуляниях и праздниках, стали обязательными, участились и непредвиденные случаи с травмами, а иногда и трагическими последствиями. Появились и появляются новые полуподпольные мастерские, где кустарными способами, с грубыми нарушениями требований техники безопасности изготавливаются пиротехнические изделия. Перед праздником на городских рынках любому покупателю, даже детям, открыто продают фейерверочные изделия сомнительного производства и неизвестного срока их изготовления. На просроченную продукцию иностранного производства наклеивают российские этикетки и инструкции, а изделия уже давно непригодны и даже опасны для использования.

Обычно слово фейерверк употребляют как для названия самого зрелища, так и для обозначения изделий, создающих это зрелище. Эти изделия также часто называют "фейерверочные изделия" или "пиротехнические изделия".

Поэтому фейерверки являются ОГНЕОПАСНЫМИ ИЗДЕЛИЯМИ И ТРЕБУЮТ ПОВЫШЕННОГО ВНИМАНИЯ ПРИ ОБРАЩЕНИИ С НИМИ!

Цель: изучить химические основы пиротехники и выявить приемы безопасного использования пиротехнических устройств в быту

  1. Познакомится с физико-химическими свойствами пиротехнических составов.
  2. Изучить компоненты пиротехнических составов и основные технические требования к ним.
  3. Рассмотреть основные опасные факторы, возникающие при срабатывании фейерверка.
  4. Познакомиться с разнообразными видами фейерверков на рынке пиротехнических изделий.
  5. Научиться правильно выбирать места покупки пиротехники
  6. Дать рекомендации о правильном и безопасном использовании пиротехнических изделий

Объект исследования является: пиротехника как разновидность прикладной химии.

Предмет исследования составляет: пиротехнические составы и безопасное использование пиротехнических изделий.

Глава 1. Пиротехнические составы

1.1. Элементарные понятия и термины пиротехники

Всякий пиротехнический эффект происходит в результате процесса горения, представляющего собой окислительно- восстановительную реакцию, при которой окисление одних компонентов протекает одновременно с восстановлением других.

При горении веществ повышается их температура, и это ведёт к образованию пламени, свечению или выделению дыма. Для получения того или иного эффекта пиротехнические составы сжигают на открытом воздухе, либо в смесь с горючими веществами вводят вещества, богатые кислородом и способные легко отдавать его. Такие вещества называются окислителями.

Почти все пиротехнические составы содержат окислители, в качестве которых применяются соли хлорноватой, азотной и других кислот, пероксид бария, оксиды железа, марганца и свинца.

В качестве горючих материалов используются металлы: Mg, Al, Cu, Be, Zn, Fe, Sb; неметаллы: P, S, C, Si, B; органические и неорганические соединения: бензол, толуол, нафталин, антрацен, парафин, сульфиды, карбиды и другие.

Смесь из горючего вещества и окислителя называется основной двойной смесью. На основе двойной смеси приготавливают различные пиротехнические составы. В зависимости от требований, предъявляемых к составу, в основную смесь добавляют различные добавки – компоненты.

Для придания составу механической прочности используются вещества, способные связывать состав при его прессовании. Такие вещества называются цементаторами. Обычно они бывают горючими. В качестве цементаторов применяются идитол, бакелиты, канифоль, шеллак, олифа, клей (декстрин), различные лаки и другие.

Для уменьшения активности пиротехнических составов и понижения их чувствительности к механическим и тепловым импульсам в составы добавляют вещества, замедляющие процесс горения – флегматизаторы. В их число входит парафин, канифоль и некоторые масла.

Для ускорения процесса горения в составы вводят вещества, называемые активаторами. К ним, например, относятся перекись марганца, тиомочевина и другие химикаты.

Вводя в состав различные компоненты, либо меняя их количественное соотношение, можно регулировать течение процесса горения в соответствии с требованиями, которые предъявляются к пиротехническим изделиям различного назначения.

Для воспламенения любого пиротехнического состава необходимо затратить определённое количество энергии. Эта энергия называется начальным импульсом. В качестве начального импульса могут быть использованы механическая, химическая, тепловая, лучистая и другие виды энергии, оказывающие тепловое воздействие.

Характер горения пиротехнического состава во многих случаях зависит от вида начального импульса. Например: один и тот же состав при воспламенении его от искры горит сравнительно ровно и медленно, а при воздействии на него более мощным импульсом – взрывается.

Каждый пиротехнический состав воспламеняется при определённой температуре. Температура, при которой начинается горение пиротехнического состава под воздействием пламени, называют температурой воспламенения. По температуре воспламенения того или другого пиротехнического состава устанавливают безопасный режим производства, хранения и применения пиротехнических изделий, изготовленных из этого состава химикатов.

Часто пиротехнический состав, подвергающийся нагреву, воспламеняется самопроизвольно, без воздействия на него открытого огня. Температура, при которой в условиях нагрева состав самовозгорается, называется температурой возгорания. Для многих пиротехнических составов она равна 250 0 С. Можно значительно снизить температуру самовоспламенения, вводя в пиротехнический состав хлораты.

1.2. Физико-химические свойства пиротехнических составов.

К основным физико-техническим свойствам пиротехнического состава относятся:

  • Чувствительность
  • Стойкость
  • Гигроскопичность
  • Взрывчатые свойства
  • Скорость горения состава

Чувствительностью называется способность пиротехнического состава реагировать на воздействие начального импульса, то есть пламени, удара, трения и так далее. Она зависит от химических свойств веществ, входящих в состав, степени измельчения, примесей, содержащихся в компонентах, и плотности состава. Чувствительность состава тем больше, чем выше степень измельчения состава и его компонентов, и тем меньше, чем более плотно спрессован состав. Посторонние примеси в основных компонентах уменьшают или увеличивают чувствительность пиротехнических составов. Поэтому, прежде чем вводить в состав тот или другой компонент, прежде чем пользоваться им, пиротехник обязан знать, на сколько процентов данный химикат состоит из чистого вещества. Большое значение в составах имеют флегматизаторы, снижающие чувствительность пиротехнических составов, и катализаторы – повышающие их чувствительность.

Характеристика чувствительности пиротехнических составов позволяет определить условия изготовления, режим хранения и методы применения всех без исключения пиротехнических средств и изделий.

Стойкостью называется способность пиротехнического состава сохранять свои первоначальные физические и химические свойства в процессе хранения, рассчитанные производством – изготовителем. Стойкость состава позволяет судить о качестве данного пиротехнического изделия. С течением времени состав претерпевает определённые химические и физические изменения, которые иногда настолько существенны, что изделие из такого состава становится непригодным, а порой даже опасным для хранения и применения. Причина этого явления в том, что отдельные компоненты состава самопроизвольно вступают в реакцию, в результате которой химическая природа их изменяется. Если при взаимодействии компонентов начнёт выделяться тепло, то состав может самовоспламениться.

Значительное влияние на стойкость состава оказывают различные примеси, и в частности, вода (влага), которые способны вступать в реакцию с металлическими порошками, вызывая нагревание состава и, впоследствии, его самовоспламенение.

Физические изменения, возникающие в составе при его хранении, обуславливаются в основном увлажнением, которое приводит к частичному растворению компонентов, разрыхлению состава и деформации заряда пиротехнического изделия. Нередко изменения происходят в составе за счёт явления возгонки летучих веществ смеси.

Гигроскопичностью называется способность пиротехнического состава или отдельного компонента поглощать влагу из окружающей среды, что способствует разложению и отдельных компонентов, и состава в целом. Гигроскопичность обуславливается, главным образом, физическим состоянием состава и зависит от плотности его в заряде и гладкости поверхности заряда. Разрыхленная смесь притягивает влагу в большей степени, нежели спрессованная. При прочих равных условиях гигроскопичность тем больше, чем выше степень измельчения компонентов пиротехнического состава.

Химические изменения состава, происходящие в результате его увлажнения, носят различный характер. Составы, содержащие в качестве горючего порошки металлов, а в качестве окислителей неорганические вещества, начинают разлагаться обычно из-за коррозии порошков металлов, которая подчиняется той же закономерности, что и коррозия монолитных металлов; однако порошки, имея большую удельную поверхность, коррозируют намного интенсивнее.

Пиротехника – наука о свойствах горючих смесей и изделий из них, способах их изготовления и применения[1]. Пиротехнические составы широко используются в военном деле и промышленности. Но в этом реферате я буду рассматривать пиротехнику в более узком смысле – как науку, знание которой необходимо для создания произведений фейерверочного искусства.

Цели этого реферата – расширить представления о процессе горения на примере пиротехнических смесей, доступным показать, как можно определить будет ли смесь гореть и взрываться.

Задачи этого реферата – 1) рассмотреть историю развития пиротехники, 2) рассмотреть процесс горения с количественной стороны, 3) оценить возможность протекания реакции горения пиротехнической смеси по энтальпии, 4) рассмотреть основные принципы разработки смеси с разным цветом пламени.

Актуальность реферата заключается в том, что любой человек, решивший попробовать себя в пиротехнической сфере, изучив основные принципы предсказания возможности протекания реакции, будет тратить меньше времени и реактивов на приготовление не эффективных смесей.

§1 История пиротехники

Ещё в древние времена человек придавал огню большое значение. Его использовали как средство коммуникации, как предупреждение об опасности и для оформления различных ритуалов, священнодействий. У многих народов существуют традиции, связанные с использованием костров (в России - это Масленица, праздник Ивана Купалы), свечей, факелов и т.п. Это были прообразы первых фейерверков.

Два из трёх компонентов черного пороха – сера и древесный уголь – известны с древнейших времен. Но только разработка методов получения и очистки легко разлагающегося окислителя – калиевой селитры – позволила человеку осуществить горение без доступа воздуха.

Ключевую роль в распространении фейерверка сыграл Марко Поло, который после долгих странствий привез на родину порох из Китая и уже к XV веку, каждая европейская страна имела свою версию фейерверка. В Италии и Германии даже сформировались пиротехнические школы.

В начале XIX века развитие фейерверка вступило в новую стадию. Теперь пиротехники задумались не только над технической стороной, но и над варьированием цвета фейерверка. Палитра значительно расширилась, также появились новые спецэффекты.

В России первый фейерверк был устроен в городе Устюг в 1674 году. При Петре I фейерверки становятся частью увеселений, устраиваемых на различных торжествах. Последний фейерверк в дореволюционной России был в августе 1915 года в честь взятия русскими войсками Перемышля. Возрождаться у нас фейерверки стали со времен Великой Отечественной Войны. В День Победы над фашистской Германией, 9 Мая 1945 года, был дан салют 30 залпами из 1.000 орудий. Впечатляющими выглядели и фейерверк, сопровождавший эти залпы, и световой шатер над центром Москвы, образованный лучами 160 прожекторов.

Ни одна пиротехническая реакция не обходится без горения и выделения тепла.

Горение – процесс, при котором происходит превращение вещества или смеси веществ, сопровождающееся интенсивным выделением энергии и теплообменом с окружающей средой[2]. Данное определение относится не только к химическим реакциям. В активной зоне атомных электростанций происходит именно горение ядерного топлива. Горение основано на способности некоторых превращений протекать с самоускорением за счёт выделяющегося тепла или накопления активных частиц (атомов и радикалов в химических реакциях, нейтронов в ядерных реакциях).

При горении световое излучение может почти отсутствовать, но тепло выделяется всегда. Реакции горения, протекающие в пиротехнических смесях, используются для получения световых эффектов, а также для совершения механической работы – выбрасывания искр и звёздочек, полета ракет и т.п. Очевидно, что движение ракеты связанно не только с выделением тепла, но и с образование газов в результате горения.

Следовательно, полное изменение энергии в результате горения пиротехнической смеси с образованием газообразных продуктов выражается суммой внутренней энергии ∆ U и энергии расширения газов P ∆ V , где P – давление, а ∆ V – изменение объема. В химической термодинамики эту сумму называют изменением энтальпии ∆ H :

∆ H =∆ U + P ∆ V .

Энтальпия - теплота, поглощенная системой в реакции, в сумме с механической работой, совершенной внешними силами над системой[2]. Так как при горении теплота и газы не поглощаются, а выделяются, энтальпия реакций всегда отрицательна. Вычислить изменение энтальпии реакции можно, не проводя саму реакцию, поскольку имеются табличные данные по стандартным энтальпиям образования химических соединений[3,c. 44-121].

Значение энтальпии для простых веществ в наиболее устойчивой форме равно нулю. Например, элемент кислород существует в виде двух простых веществ - га­за кислорода O2 и газа озона О3 . Кислород составляет 21 % воздуха и впол­не устойчив при стандартных условиях. Озон О3 - газ, запах которого мож­но ощущать во время грозы и вблизи мощных ультрафиолетовых излуча­телей. Этот газ образуется из кислорода в верхних слоях атмосферы под действием космических лучей и жесткого ультрафиолетового излучения солнца. Озон легко распадается с образованием кислорода. Озон - неустой­чивая форма существования элементарного кислорода.

∆ H =+285кДж, или 142,5кДж/моль озона

Поскольку ∆ H = 0 для кислорода O2 по определению, энтальпия ре­акции, пересчитанная на 1 моль O3 , и будет стандартной энтальпией обра­зования O3 . Положительное значение свидетельствует о затрате энергии (кислород + энергия) при образовании озона.

Пользуясь табличными значениями ∆ H для исходных соединений и продуктов реакции, легко определить энтальпию реакции. Для этого из суммы табличных значений энтальпий образования продуктов реакции на­до вычесть соответствующие значения для исходных веществ с учетом ко­эффициентов в уравнении реакции.

Рассмотрим следующий пример – горение пиротехнической смеси, состоящей из хлората калия и угля:

С учетом коэффициентов в уравнении реакции получаем:

∆ H = [2 ∙ ∆ H (KCl) + 3 ∙ ∆ H (CO2 )] - [2 ∙ ∆ H (KClO3 ) +3 ∙ ∆ H ( C)]

∆ H = [2∙(-437) + 3∙(- 394)] - [2∙ (- 389) + (0)] =-1278 кДж

Большое отрицательное значение энтальпии указывает на возможность самопроизвольного протекания этой реакции. Реакции, в ходе которых энергия выделяется в окружающую среду, на­зываются экзотермическими. Для более объективной оценки возможности осуществления самоподдерживающегося процесса горения следует вычис­лить энтальпию реакции на 1 г исходной смеси:

-1278/281 г. = - 4,55 кДж/г

Известно, что устойчивое горение обычно возможно в смеси­ веществ, способной выделять при реакции не менее 1,5 кДж/г.

§3 Бенгальский огонь. Оценка протекания реакции по расчету энтальпии.

Пользуясь полученными знаниями из §2 и табличными значениями ∆ H

[3, с. 44-121] для исходных соединений и продуктов реакции, проведем расчет энтальпии реакций горения бенгальского огня

Основными реакциями здесь являются разложение хлората калия и горение магния:

Проведем расчет энтальпии для двух реакций:

1) ∆ H = [2 ∙ ∆ H (KCl) + 3 ∙ ∆ H (O2 )] - [2 ∙ ∆ H (KClO3 )]

∆H = [2 ∙ (-437) + 3 ∙ (0)] - [2 ∙ (-389)] = - 96 кДж

2) ∆H = [2 ∙ ∆H (MgO) ] - [2 ∙ ∆H (Mg) + 1 ∙ ∆H (O2 )]

∆ H = [2 ∙ (-602) ] - [2 ∙ (0) + 1 ∙ (0)] = -1204 кДж

Теперь сложим полученные энтальпии двух реакций:

[-96] + [-1204] = -1300 кДж

Большое отрицательное значение энтальпии указывает на возможность самопроизвольного протекания этих реакции, и, следовательно, реакция горения бенгальского огня является экзотермической.

Теперь рассчитаем энтальпию реакции горения обычной не пиротехнической смеси. Заменим в реакции горения бенгальского огня хлорат калия на сульфат калия:

Определим энтальпию реакции:

∆H = [2 ∙ (-1119) + 3 ∙ (0)] - [2 ∙ (-1439)] = 640 кДж

Положительное значение энтальпии говорит о том, что для осуществле­ния этой реакции к реагентам необходимо подводить энергию, - следова­тельно, эта смесь гореть не может. Реакции, кото­рые могут идти только с поглощением энергии из окружающей среды, называются эндотермическими[2].

Приведенные примеры показывают, что использование табличных дан­ных позволяет экономить реактивы и не тратить время на приготовление неэффективных смесей.

§4. Общие сведения о скорости протекания реакций горения.

Для предсказания горючих свойств смеси необходимо использовать методы двух разделов физической химии - химической термодинамики (возможность реакции, вероятные продукты и тепловой эффект) и химиче­ской кинетики (скорость и механизм процесса). В настоящее время стро­гие теоретические расчеты скорости реакции возможны только для газо­фазных реакций, когда газами являются все исходные вещества и все продукты реакций.

Реакции горения пиротехни­ческих смесей начинаются не в твердой смеси, а чаще всего в жидком или газовом слое, который образуется над смесью при ее нагревании. Для зажи­гания смеси селитры с углем необходимо сначала расплавить селит­ру. Аммиачная селитра плавится гораздо легче, чем калийная или натриевая, поэтому ее смесь с углем загорается легче, чем смесь калийной селитры с углем.

Быстрая экзотермическая реакция горения происходит в газокапельном слое над твердой смесью, образованном газообразными и жидкими продук­тами сгорания, парами азотной кислоты и аммиака (продукты распада нит­рата аммония), жидкими микро каплями оксида, нитрата и нитрита калия (калийная селитра). Однако для осуществления этой быстрой реакции необ­ходимо разогреть поверхность твердой смеси до температуры испарения наиболее летучих веществ. Скорость этого разогрева определяется соотно­шением тепловыделения в газокапельном слое и тепло затрат на плавление и испарение исходных веществ.

§5 Цветное пиротехническое пламя.

Принципы разработки смесей цветного пламени. Для получения пламени, ярко окрашенного в один из цветов видимого спектра, необходимо использовать излучение атомов или молекул, способ­ных испускать кванты только в узких областях энергии (спектра). Более крупные частицы в горячей зоне пламени должны отсутствовать (или полу­чаться в минимальном количестве). Общий принцип - со­став цветного пламени должен представлять сочетание смеси, горящей в видимом диапазоне бесцветным пламенем, и добавки, выделяющей при данной температуре атомы или молекулы-излучатели. Энергия горения должна быть достаточной для возбуждения излучателя (не ме­нее 3,5 кДж/г смеси). Общее количество дыма при горении может быть ве­лико, - главное, чтобы твердые частицы отсутствовали именно в горячей зоне пламени[2].

Способы получения конкретных цветов пламени:

Возбужденные атомы лития испускают яркий красный и оранжевый свет в виде узких спектральных полос. Од­нако в пиротехнике литий практически не используется из-за относительно высокой стоимости его соединений; кроме того, все литиевые соли важ­нейших кислот-окислителей чрезвычайно гигроскопичны. Главный излуча­тель красного цвета пламени в пиротехнических смесях – хлорид стронция SrCI2 . Эти частицы в результате термического возбуждения испускают кванты света. Другие со­единения стронция - оксид, а также фторид и бромид не дают ин­тенсивного и чистого красного излучения в пламени.

Желтый излучатель наиболее доступен. Им являются возбужденные атомы натрия. Выше 10000 °C большинство соединений натрия легко диссоциирует, и в пламени появляется линейчатый спектр излучения атомарного металла. В крупных городах улицы вечером освещают желтые натриевые лампы, в которых пары металла возбуждаются электрическим разрядом. Желтое пламя легко получить, если использовать в качестве окислителя натриевую селитру. Менее гигроскопичными будут составы с нитратом калия (калий дает в видимой области бледно-фиолетовое пламя).

Зеленый свет испускают возбужденные атомы таллия, соединения бария, бора и меди. Однако соединения таллия чрез­вычайно ядовиты. Наиболее эффективный излучатель - хлорид бария ВаСI2 . Реакции получения в пламени ВаСl2 те же, что и в случае хлорида стронция. Поскольку, в отличие от стронция, малогигроскопичным является не только нитрат бария, но и его хлорат, раньше были популярны составы на основе Ва(СlO3 )2 ∙ H2 O. Но такие составы обладают высокой чувствительностью к механическим воздействиям, поэтому в на­стоящее время они не производятся.

В отличие от рассмотренных выше цветов, синее пламя имеет невысокую чистоту интенсивность - оптимальные излучатели си­него спектра не найдены. В современ­ной пиротехнике синее пламя получают, используя в качестве излучателя молекулы хлорида меди CuCI2 . хлорид меди испускает кванты в синей части видимого спектра при температуре не выше 1200°С.

Правила безопасности при использовании пиротехники

Очень популярно стало сопровождать праздники различными спецэффектами, вызванными пиротехническими изделиями. Если раньше салюты были доступны лишь по государственным праздникам, то теперь устроить себе фейерверк каждый может самостоятельно.

Значительное количество пожаров происходит из-за нарушений правил использования пиротехники или использования некачественной продукции, не прошедшей сертификационные испытания. Пиротехника, по сути, те же взрывчатые вещества и способна натворить немало бед, если не уметь с ней обращаться. А правила безопасности очень просты и заключаются в следующем: применение пиротехнической продукции должно осуществляться исключительно в соответствии с требованиями инструкции по эксплуатации завода-изготовителя, которая содержит:
-ограничения по условиям применения изделия;
-способы безопасного запуска;
-размеры опасной зоны;
- условия хранения, срок годности и способы утилизации.

Применение пиротехнических изделий запрещается:
- в помещениях, зданиях, сооружениях, а также на крышах, балконах и лоджиях;
- на территориях взрывоопасных и пожароопасных объектов, возле линий электропередач;
- на сценических площадках при проведении концертных и торжественных мероприятий;
- на территориях объектов культурного наследия, заповедников, заказников и национальных парков.
- не допускается применение изделий с истекшим сроком годности, следами порчи, без инструкции по эксплуатации и сертификата соответствия (декларации о соответствии либо знака соответствия).

Правила безопасности при запуске петард и фейерверков:
1.Тщательно изучите перед запуском инструкцию!
2. Перед тем как поджечь фитиль вы должны точно знать, где у изделия верх и откуда будут вылетать горящие элементы. Нельзя даже в шутку направлять фейерверки в сторону зрителей.
3. Площадка для запуска должна быть ровной, над ней не должно быть деревьев, линий электропередач и др. препятствий. Кроме того, она должна находиться на расстоянии не менее 50 метров от жилых домов. Ракеты часто залетают на балконы или, пробивая оконные стекла, в квартиры, служат причиной пожара. Кроме того, фейерверки могут попасть в людей.
4. Не бросайте горящие петарды в людей и животных!
5. Запускать петарды детям запрещено!
6. Не задерживайте горящую петарду в руках!
7. Нельзя помещать петарду в замкнутый объем: банку, ведро, бутылку!
8.Используйте петарды только на открытом воздухе!
9. Приближаться к горящей петарде нельзя ближе, чем на 5-10 м!
10. Хранить и переносить петарды следует только в упаковке! Не носите петарды в карманах!
11. Разбирать петарду запрещается!
12. Категорически запрещается сжигать фейерверки на кострах.
13. Ни в коем случае не наклоняйтесь над пиротехникой.
14. Если петарда не сработала - не пытайтесь проверить или поджечь фитиль еще раз.
15. Не запускайте ракеты во дворах-колодцах, в квартирах, вблизи домов и на небольших огороженных территориях. Помните, что места для запуска каждого конкретного изделия должны быть указаны в инструкции.
16. Не держите изделие в руках после поджога. Отбросьте от себя на 5-6 метров или после того, как фитиль был подожжен, положите на землю и быстро удалитесь на расстояние 5-6 метров от изделия!
17. Уничтожают фейерверки, поместив их в воду на срок до двух суток. После этого их можно выбросить с бытовым мусором.

Надеемся, что соблюдение этих несложных правил позволит избежать неприятностей в новогодние и рождественские праздники и сделает их счастливыми и радостными!

Нажмите, чтобы узнать подробности

Основное внимание современных пиротехников направлено на изучение физико-химических процессов, происходящих при действии составов, свойств компонентов, на научно обоснованный выбор новых зажигательных средств и конструкций пиротехнических изделий.

Цель работы: изучение теоретических основ пиротехники.

Задачи:

1.Рассмотреть классификацию пиротехнических составов.

2.Изучить компоненты пиротехнических составов.

3.Анализ применения пиротехнических составов.

4.Изучить влияние пиротехнических составов на окружающую среду.

5.Рассмотреть возможность травм при использовании пиротехнических средств.

Объект исследования: пиротехнические средства

Предмет исследования: влияние пиротехнических средств на человека

Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 3

Пиротехническая химия и безопасность

Работу выполнила: ученица 11 Б класса

Руководитель: Молчанова Елена Вячеславовна

Изготовление пиротехнических средств…………………………………………..…….5

Техника безопасности при использовании пиротехники. Травмы ……………….….7

Влияние пиротехнических средств на людей и окружающую среду……………………8

Введение

Пиротехника в современной индустрии и науке занимает особое место среди остальных отраслей. Ей принадлежат ужасающие (на службе военной промышленности или терактов) и захватывающие (в роли мирной пиротехники) картины.

Так, например, во время войны выявилось большое значение различных средств военной пиротехники. По силе морального воздействия на людей и по своему разрушительному действию выжигательные средства представляют собой очень мощное и грозное оружие.

С развитием авиации большое значение приобрели зажигательные авиабомбы, которые позволяют устраивать пожары в тылу противника. Зажигательные средства вызывают массовые пожары в крупных городах.

Ведение современного боя в ночное время вызывает необходимость в различных осветительных средствах; из них наиболее важны осветительные снаряды. Имеются специальные пиротехнические осветительные составы, дающие настолько мощные источники света, что при них возможно производить ночью фотосъемку.

Трассирующие средства, оставляющие на траектории своего полета видимый след, огненный или дымовой, имеют также большое применение в современной войне. Развитие боевой авиации и автоброневых и мотомеханизированных боевых средств вызывает необходимость в специальных средствах для пристрелки по движущимся целям.

Пиротехника имеет очень большое значение и для научно-исследовательских работ. При изучении стратосферы используются дымовые шашки, поднимаемые на специальных шарах-зондах; на определенной секунде времени подъема догорает замедлитель дымовой шашки, и она образует облако дыма. Наблюдения за этим облаком дают ценные научные данные о многих явлениях в стратосфере. Пиротехнические сигнальные средства используются с большим успехом в дальних арктических экспедициях.

Во время учебных маневров армии и при войсковом обучении большую роль играют пиротехнические имитационные средства, которые употребляются взамен боевых; например, разрывы шрапнельных и фугасных снарядов имитируются так называемыми взрывпакетами.

Важное место занимает мирная пиротехника, в которой разрабатываются безопасные для людей и окружающей среды фейерверочные составы.

Современное пиротехническое производство основывается теперь не только на опытных данных о приготовлении составов и конструкции изделий. Современная пиротехника основывается на всех достижениях химических, физических и специальных военных наук. Основное внимание современных пиротехников направлено на изучение физико-химических процессов, происходящих при действии составов, свойств компонентов, на научно обоснованный выбор новых зажигательных средств и конструкций пиротехнических изделий.

Цель работы: изучение теоретических основ пиротехники.

1.Рассмотреть классификацию пиротехнических составов.

2.Изучить компоненты пиротехнических составов.

3.Анализ применения пиротехнических составов.

4.Изучить влияние пиротехнических составов на окружающую среду.

5.Рассмотреть возможность травм при использовании пиротехнических средств.

Объект исследования: пиротехнические средства

Предмет исследования: влияние пиротехнических средств на человека

Теоретический материал

Пиротехника – специальная отрасль техники, к области которой относятся производство и изучение различных веществ и смесей веществ, образующих при сгорании цветной или яркий белый огонь, дым, или дающих звуковые эффекты и зажигательное действие [1].

Пиротехнические составы при сжигании (или взрыве) дают световой, тепловой, дымовой, звуковой или реактивный эффекты, используемые в военной технике и в ракетах различного назначения.

1.2 Классификация

Пиротехнику разделяют на 3 раздела:

(такие как сигнальные ракетницы, светошумовые спецсредства, дымовые шашки)

(киносъемочные спецэффекты, гражданские сигнальные средства, пироболты, железнодорожные петарды)

(фейерверочные изделия — петарды, бенгальские свечи, хлопушки, ракеты, фонтаны, салюты)

К пиротехнике также относятся такие изделия как спички и специальные пиропатроны для подушек безопасности.

Взрывчатые вещества

Изготовление пиротехнических средств

Исходные компоненты: окислитель, горючее вещество, цементаторы и флегматизаторы.

Окислители — вещества, которые могут отдавать кислород при повышенной температуре: хлораты, перхлораты, нитраты, сульфаты, перманганаты, хроматы, перекиси и окислы металлов.

Смесь горючего с окислителем или их соединение составляет основу всякого пиротехнического состава. Казалось бы, что для получения тепла, необходимого для создания специального эффекта, проще всего сжечь горючее, используя кислород воздуха. Однако, горение в воздухе обычно происходит медленнее, чем сгорание горючего в кислороде, содержащемся в окислителе, что не позволяет при горении в воздухе получить значительных плотностей тепловыделения. В связи с этим, сжигание горючих в кислороде воздуха в пиротехнике применяется сравнительно редко, в основном в зажигательных и фотосредствах.

Нитраты — соли азотной кислоты, кто не знал. Имеет формулу MeNo3, 3 кислорода, окислитель. Нитраты можно получить в домашних условия об этом мы еще поговорим на сайте.

Хлораты — соли хлорноватой кислоты, быстро разлагаются. Имеют формулу MeClO3. В пиротехнике применяют соли калия.Примеси солей аммония делают данное соединение не устоичивым и опасным, Так что от них нужно избавляться.Кроме того при трении с фосфором тоже разлагаются, эти применяется в спичках.

Оксиды — в частности из оксидов это- оксиды свинца их еще называют сурик, железа используют как катализатор, меди тоже мощный окислитель.

Горючие вещества — вещества, которые способны при определённых условиях окисляться кислородом воздуха, или кислородом, отданным окислителем.горючим в пиротехнике часто используют уголь, различные металлы например алюминий магний, иногда сера выступает в качестве горючего, и многие другие вещества.

Наилучший специальный эффект в пиротехнических составах дают горючие вещества имеющие максимальные температуры горения при сжигании их в атмосфере чистого кислорода, то есть горючие, выделяющие при сгорании наибольшее количество тепла, называются высококалорийными горючими. Однако, имеются составы, например, дымовые, в которых высокая температура горения нежелательна, поэтому для их приготовления используют горючие средней и низкой калорийности или осуществляют неполное сгорание горючего (например, сгорание углерода до CO, а не до CO2). Большое значение при выборе горючего играют физико-химические свойства продуктов его окисления, температура их плавления и испарения, способность к диссоциации, теплоемкость. Вообще степень диссоциации газа, образующегося при горении, имеет большое значение при оценке максимальной температуры горения, поскольку, чем она меньше, тем до более высокой температуры может быть нагрет газ горения. Горючие, продукты горения которых имеют малую степень диссоциации, могут быть нагреты до высоких температур теплом реакции даже в случае сравнительно невысоких значений калорийности топлив. Прекрасным примером служит сгорание газа дициана (CN)2, синтез которого из элементов требует затрат большого количества тепла (то есть процесс его образования эндотермичен), которое идет на образование тройных связей атомов азота с углеродом.

Связующие (цементаторы) - органические полимеры, обеспечивающие механическую прочность уплотненных (спрессованных) составов.

В целях увеличения прочности пиротехнических изделий в составы часто вводят связующие (склеивающие) вещества, получившие название цементаторов. Чаще всего в качестве цементаторов используются искусственные смолы, каучук и некоторые другие вещества такие как сера, гипс и прочее. В зерненных составах также могут применяться цементаторы для придания прочности отдельным зернам состава. При прессовании составов достаточную прочность в некоторых случаях удается получить и без цементаторов, но обычно при прессовании введение цементатора необходимо, поскольку позволяет снизить давление прессования, при сохранении достаточной прочности. (Шеллак,Канифоль)

Ускорители и замедлители горения.

Флегматизаторы – добавки, уменьшающие чувствительность составов к трению или удару.

Обычно введение в составы мягких пластических или инертных маслянистых веществ уменьшает их чувствительность. Чувствительность к трению уменьшается из-за уменьшения трения между частицами составов и телами передающими на них механические усилия, таким образом снижается количество мест концентрации энергии, кроме того при трении происходит плавление и испарение веществ флегматизаторов, на что затрачивается дополнительное количество подводимой механической энергии. Чувствительность к форсу пламени понижается, по-видимому, из-за образования на поверхности частиц горючего и окислителя пленки разделяющей границы фаз, между которыми образуются начальные очаги химической реакции, кроме того на плавление и испарение таких пленок расходуется значительное количество подводимой тепловой энергии. Флегматизаторамиуменьшающими концентрацию напряжений служат обычно такие вещества как парафин, стеарин, церезин, вазелин, различные масла.

Вещества технологического назначения (жирующие добавки, растворители для связующих и др.) Кроме того, в составы сигнальных огней вводятся вещества, сообщающие окраску пламени, а в дымовые составы – дымообразующие вещества.

Для создания разных цветов свечения пироэлементов применяются соли различных металлов. Белый цвет самый легкий, так как он получается за счет большой температуры горения. Желтый цвет получается в результате присутствия в составе ионов Na. Зеленый цвет получается с барием Ba , используется его нитрат. Красный цвет обуславливается стронцием Sr, используют нитрат. Синий цвет появляется при добавлении Сu, а оранжевый при ионах Са.

Формы и цвета снаряда зависят от его типа и состава. Снаряды разделены на несколько отсеков, каждый из которых заполнен определенным составом, а все отсеки соединены посредством взрывателей замедленного действия.

Снаряды также способны создавать необычайно красивые эффекты благодаря использованию разнообразных пиротехнических составов, излучающих свет различного цвета и издающих грохот при воспламенении.

Кроме световых эффектов методы пиротехники часто используются для получения тепла. Наиболее известным пиротехническим устройством, предназначенным для получения тепла, является обыкновенная спичка, состоящая из энерго-выделяющей смеси окислителя в виде хлората калия и серы в сочетании с клеевым горючим и связующим.

1.5 Техника безопасность при использовании пиротехники.

Любое пиротехническое изделие обладает опасными факторами - специфическими эффектами, создаваемыми пиротехническим изделием или пиротехническим элементом, способными при определённых условиях угрожать здоровью людей, причинять ущерб имуществу и окружающей среде. Среди опасных факторов выделяют: пламя или высокотемпературную струю продуктов сгорания; пожароопасные элементы (горящие пироэлементы, шлаки, искры); обломки, разлетающиеся во время взрыва; продукты сгорания или диспергирования; уровень звукового давления.

Травмы пиротехническими средствам характеризуются тяжелой степенью повреждений в 83% случаев с образованием обширных дефектов с неровными краями раны, внедрением множества мелких инородных тел, обугливанием тканей.

Возможные травмы:

Повреждение органов зрения

Травмы кистей рук

Травма лицевого черепа

Техника безопасности:

Держите зрителей фейерверка на максимально безопасном расстоянии. Это необходимо для того, чтобы в случае опрокидывания фейерверка или другой нештатной ситуации, зрители не пострадали от летящих в них зарядов и искр.

Никогда, зажигая фейерверк, не наклоняйтесь над ним. Если фейерверк случайно загорится, Вы получите серьезнейшую травму лица или рук. Зажигая фейерверк, присядьте вниз и зажигайте фитиль на расстоянии вытянутой руки.

Не держите зажженный фейерверк в руках, не бросайте зажженный фейерверк в людей. Большой процент от связанных с фейерверком травм, вызван людьми, которые держали их или бросали в других людей. Иногда фитиль фейерверка горит быстрее, чем ожидаешь, а сам фейерверк, взрывается в руках. И даже, казалось бы, безопасные римские свечи тоже взрываются.

Во время запуска фейерверков держите возле себя воду. Всегда имейте большую емкость с водой, и будьте готовы погасить любые неожиданные источники огня или тлеющие остатки фейерверка. А еще лучше купите небольшой автомобильный огнетушитель. Его легко нести, и можно тушить огонь с расстояния.

1.6 Влияние пиротехнических средств на окружающую среду

Продукты сгорания пиротехнических изделий могут оказывать вредные воздействия на людей и окружающую среду.

Химические вещества в зависимости от свойств и строения воздействуют на организмы по разному.

Продукты сгорания.

В пиротехнических игрушках, продаваемых населению, не используются вредные для здоровья компоненты. Однако любые пиротехнические составы являются многокомпонентными смесями, при сгорании которых образуется дым. В связи с этим большая часть пиротехнических игрушек может применяться только на открытом воздухе.

Звуковое давление

Очень большая громкость при разрыве фейерверков может вызвать у зрителей ощущение дискомфорта. С увеличением расстояния громкость быстро падает. Согласно российскому законодательству за границами опасной зоны громкость звука не должна превышать разрешенной нормы 140 децибел.

Наиболее серьезными последствиями воздействия опасностей в производстве пиротехнических средств являются пожары и взрывы. Поскольку количество используемого механического оборудования невелико, механические опасности менее значительны и аналогичны тем, которые существуют в других отраслях промышленности.

Чувствительность большинства пиротехнических составов такова, что в рыхлом виде они могут легко воспламениться от удара, трения, искры или нагрева. Пиротехнические составы – пожаро- и взрывоопасны, их рассматривают как взрывчатые вещества. Многие составы имеют взрывную силу обычных взрывчатых веществ, и работающие подвергаются дополнительному риску сжечь одежду или получить ожоги от пламени.

При изготовлении пиротехнических средств с использованием вредных веществ (в основном соединений свинца) может возникнуть опасность для здоровья. Следует иметь в виду серьезность последствий при попадании этих составов внутрь организма.

Правила безопасности при использовании пиротехники.

Очень популярно стало сопровождать праздники различными спецэффектами, вызванными пиротехническими изделиями. Если раньше салюты были доступны лишь по государственным праздникам, то теперь устроить себе фейерверк каждый может самостоятельно. В преддверии нового года ежегодно наблюдаются массовые продажи разнообразных изделий пиротехники, ассортимент которых настолько широк, что делает их доступными для большинства потребителей, включая подростков. Увы, в последнее время количество несчастных случае вследствие эксплуатации пиротехники резко возросло. Причин на это две. Часто несчастные случаи имеют место вследствие неправильного обращения со взрывоопасными изделиями. Однако еще чаще несчастные случаи происходят при использовании некачественной продукции. Качественные пиротехнические изделия стоят недешево, в то время как прилавки заполонили дешевые изделия, китайского производства, изготовленные нелегально. И хотя ежегодно в преддверии праздников сотрудниками правоохранительных органов осуществляются рейды, направленные на изъятие такой продукции, большинство населения по-прежнему предпочитает приобретать дешевую продукцию.

Для успешного использования пиротехники следует придерживаться основных правил и мер безопасности:
• Покупайте только качественную продукцию, которая имеет сертификацию качества.
• Не допускайте использование петард и прочих подобных изделий детьми. Количество детей, пострадавших в результате взрыва петарды прямо в руках, растет с каждым годом.
• Придерживайтесь инструкции по эксплуатации изделия, которая обязательно должна поставляться в комплекте. Каждое изделие имеет свои особенности запуска, отклонение от необходимой схемы может привести к непредсказуемым последствиям.
• Никогда не наклоняйтесь над установленной пиротехникой, если вам кажется, что фитиль не зажегся – лучше не пытайтесь его повторно зажечь или проверить, не убедившись, что все части изделия перестали тлеть. И лишь по истечении времени можно осторожно проверить изделие, держа его на вытянутых руках и не направляя на людей.
• Рекомендуется не запускать подобные изделия, в частности ракеты, на ограниченных территориях, на маленьких участках и во дворах.
• После использования необходимо уничтожить все использованные фейерверки, поместив их в воду на сутки, ни в коем случае не сжигая.
• Никогда не носите петарды и прочие подобные изделия в карманах, без упаковок.
• Ни в коем случае нельзя бросать подожженные петарды в людей, животных, огонь, не помещать в закрытые емкости и использовать только на открытом воздухе, при поджигании фитиля сразу же бросая на расстояние не менее 5 метров.
• Крупные изделия, такие как фейерверки, устанавливайте под углом, указанным в инструкции. Не стоит пренебрегать этим правилом, поскольку производители подобной продукции рассчитывают время, необходимое для того, чтобы горящие частицы сгорели в воздухе, не попав на землю. Неправильная установка изделия влечет за собой риск возникновения пожара.
• Не используйте изделия по истечении срока их годности.
• Не разбирайте пиротехнические изделия.

Соблюдение данных правил поможет сделать праздник более эффектиным, сведя к минимуму риск несчастных случаев.

Читайте также: