Wie funktioniert Feuerwerk?

Rund ein Jahrtausend nach der Erfindung des Feuerwerks zur Zeit der chinesischen Song-Dynastie hat das Spektakel der explodierenden Lichter nichts an seiner Faszination verloren. Auch im reizüberfluteten 21. Jahrhundert schaut Jung und Alt in den Nachthimmel in der Erwartung eines exotischen Explosionsmusters oder verharrt gut eine Stunde in der frostigen Silvesternacht beim Zünden der eigenen Feuerwerkskörper. Aber wie funktioniert Feuerwerk? Wie werden all die Muster und Farben erzeugt?

Prinzipiell besteht ein Feuerwerkskörper aus einem nicht sehr festen Hohlkörper, in dem ein Explosivsatz mittels einer Zündschnur gezündet wird. Als Treibladung dient ein Schwarzpulvergemisch mit einer vergleichsweise geringen Explosivkraft. Physikalisch handelt es sich bei der Explosion eines Feuerwerkskörpers nicht um eine Detonation, sondern um eine sogenannte Deflagration. Im Gegensatz zur Detonation, bei der sich die Druckwelle mit der bei der Explosion entstehenden Volumenausdehnung überlagert, wird der Explosionsdruck bei der Deflagration durch die dabei entstehenden Gase hervorgerufen. Die Verbrennung erfolgt somit langsamer als die Schallgeschwindigkeit im verbrennenden Medium^[1]. Somit handelt es sich bei Schwarzpulver zwar um einen Explosivstoff, aber keinen Sprengstoff^[2].

Die Treibladung eines Feuerwerkskörpers besteht aus drei Komponenten: dem eigentlichen Brennstoff, einem Oxidationsmittel und den Zusatzstoffen^[3]. Damit ein Brennstoff wie Schwarzpulver im geschlossenen Raum brennen kann, wird Sauerstoff benötigt. Den liefert ein Oxidationsmittel, im Fall von Schwarzpulver meist Kaliumnitrat, auch Salpeter genannt. Beim Erhitzen zersetzt sich Kaliumnitrat in Kaliumnitrit und Sauerstoff^[4]. So kann der Brennstoff auch unter Ausschluss von Luft weiter brennen.

Die letzte Komponente bilden die Zusatzstoffe. Sie sorgen für die Form und Farbe der Funken. Es können einfache Aluminium- oder Eisenspäne sein, die beim Verbrennen unter Sauerstoff funkelnd sprühen, oder Metallsalze, die durch ihre atomaren Eigenschaften bestimmte Farbe erzeugen. So sorgt Strontiumnitrat für eine karminrote Färbung, Barium oder Kupfer ergeben grüne Funken, Kobalt ergibt blau und Natrium gelb.

Auch wenn Feuerwerkskörper eine vergleichsweise geringe Explosionskraft haben, kann eine Explosion dennoch schwere Schäden hervorrufen. Um die Silvesternacht herum werden immer wieder Menschen mit Hör- und Augenschäden, Verbrennungen bis hin zu Knochenbrüchen und zerfetzten Gliedmaßen in die Notaufnahme eingeliefert. Unsachgemäße Handhabung, Alkohol und vor allem nicht zertifizierte Schwarzimporte oder selbstgebastelte Explosivsätze sind für die Unfälle verantwortlich.

Es sind auch Unfälle mit Dutzenden von Toten bekannt, als Feuerwerkskörper bei Veranstaltungen oder in Fabriken losgingen. Im Jahr 2016 kamen in Mexiko 32 Menschen ums Leben, als sich eine Reihe von Explosionen auf einem Markt für Pyrotechnik ereigneten^[5]. Die wohl größte, bekannte Explosion, die auf Feuerwerkskörper beruhte, war die Explosion der Feuerwerksfabrik von Enschede, die am 13. Mai 2000 23 Menschen das Leben kostete. 42 Hektar Stadtgebiet wurden durch die Explosion vollständig vernichtet.

Die Explosion von Enschede

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Enschede - Tödliches Feuerwerk. (Discovery Channel)

Quellennachweise