🔥 نقش اندازه ذرات اکسیدکننده در سرعت احتراق

چرا ریز یا درشت بودن ذرات، همه‌چیز را در ترکیبات آتش‌بازی تغییر می‌دهد؟

یکی از مهم‌ترین عوامل در رفتار یک ترکیب پیروتکنیکی، اندازه دانه (Particle Size) اکسیدکننده است. حتی اگر دو فرمول کاملاً یکسان باشند، تنها تفاوت در «ریز یا درشت بودن اکسیدکننده» می‌تواند باعث شود ترکیب:

• بسیار سریع‌تر بسوزد،
• یا کندتر،
• یا حتی ناپایدار و انفجاری شود.

در این مقاله بررسی می‌کنیم که چرا اندازه ذرات چنین نقشی دارد و چگونه می‌توان از این ویژگی برای کنترل سرعت احتراق، شدت نور، رنگ و ایمنی استفاده کرد.

🧪 1. چرا اندازه ذرات روی سرعت احتراق اثر دارد؟

✔ افزایش سطح تماس (Surface Area)

ذرات ریزتر → سطح تماس بیشتر با سوخت → واکنش سریع‌تر.
ذرات درشت‌تر → سطح کمتر → واکنش آهسته‌تر.

✔ کاهش فاصله بین مولکول‌های واکنش‌دهنده

وقتی اکسیدکننده ریز باشد، فاصله بین سوخت و اکسیدکننده کمتر شده و انتقال اکسیژن سریع‌تر انجام می‌شود.

✔ افزایش یکنواختی مخلوط

پودرهای ریز بهتر با سوخت‌ها مخلوط می‌شوند، و این باعث احتراق یکنواخت و شعله پایدار می‌شود.

⚡ 2. اثر اندازه ذرات بر سرعت احتراق

🔹 ذرات بسیار ریز (Fine powders)

• شعله بسیار سریع
• دمای بالا
• مناسب فلاش پودرها و افکت‌های سریع
• اما: حساسیت، اصطکاک‌پذیری و خطر انفجار بالاتر

مثال‌ها:

• پرکلرات پتاسیم 5 میکرون
• کلرات پتاسیم 5–10 میکرون
• نیترات پتاسیم میکرونیزه

کاربردها

• فلاش پودر
• انفجارهای نوری
• افکت‌های شوک‌دار
• ترکیبات با پودر آلومینیوم ریز

🔸 ذرات متوسط (Normal grade)

• سرعت احتراق کنترل‌شده
• مناسب ستاره‌ها، چرخ‌ها و افکت‌های رنگی
• پایداری بیشتر از پودرهای بسیار ریز

مثال‌ها:

• KClO₄ با دانه 20–50 میکرون
• KNO₃ 40–60 میکرون

کاربردها

• ستاره‌های رنگی (Red, Green, Blue)
• فونتین (فواره)
• بمب‌های هوایی
• افکت‌های کم‌دود

🔶 ذرات درشت (Granular oxidizers)

• سرعت احتراق آهسته و پایدار
• دمای پایین‌تر
• مناسب فرمول‌های آرام و دنباله‌دار

مثال‌ها:

• نیترات پتاسیم کریستالی
• باریم نیترات دانه‌درشت
• نیترات سدیم گرانول

کاربردها

• ترکیبات طلایی بر پایه زغال
• چرخ‌های شعله بلند
• دودزاها
• ستاره‌های اکسترا-اسلو

🔥 3. اثر اندازه ذرات بر شدت نور و رنگ

✔ ذرات ریز → شعله داغ‌تر

این می‌تواند ترکیبات رنگی حساس (مثل آبی و سبز) را خراب کند.
به‌خصوص آبی:
دمای بالا → تخریب CuCl → رنگ سبز یا سفید.

✔ ذرات درشت → شعله سردتر

این برای رنگ‌های حساس (مثل آبی) عالی است، ولی ممکن است رنگ را کم‌نور کند.

نتیجه مهم:

ترکیبات رنگی بهترین عملکرد را با اکسیدکننده‌های متوسط دارند، نه خیلی ریز و نه خیلی درشت.

🧨 4. اثر اندازه ذرات در ایمنی و حساسیت

ذرات ریز:

⛔ حساس به اصطکاک
⛔ حساس به ضربه
⛔ خطر انفجار بیشتر
➕ سرعت بسیار بالا

ذرات درشت:

➕ ایمنی بیشتر
➕ کنترل بهتر احتراق
➕ مناسب ذخیره‌سازی
⛔ سرعت پایین

⚙ 5. دستورالعمل استاندارد انتخاب اندازه ذره برای کاربردهای مختلف

🎯 6. جمع‌بندی نهایی

اندازه ذرات اکسیدکننده یکی از مهم‌ترین پارامترهای کنترل سرعت احتراق است:

• ریز = سریع، داغ، حساس
• متوسط = متعادل، پایدار، ایده‌آل برای بیشتر رنگ‌ها
• درشت = کند، خنک، امن

انتخاب درست اندازه ذره باعث می‌شود:
✔ رنگ‌ها پایدارتر باشند
✔ سرعت احتراق قابل کنترل باشد
✔ حساسیت ترکیب کاهش یابد
✔ ایمنی افزایش پیدا کند