Stap 6: Hoe het werkt
Een matchstick raket is, in essentie, een kleine raketmotor op een houten stokje. Het hoofd fungeert als de brandstof, en de folie als zowel de verbrandingskamer en het mondstuk.
De tip van een standaard veiligheid Lucifer bevat een chemische genaamd kaliumchloraat, die is een krachtige oxidator. Bij verhitting (in onze raket, dit wordt gedaan door de zekering), het uiteenvalt in kaliumchloride en zuurstof:
2KClO3(s) + warmte → 3O2(g) + 2KCl(s)
warmte → zuurstof (gas), kaliumchloraat (massief) + kaliumchloride (ononderbroken)
Daarbij, vrijkomen het van energie, waardoor zwavel (een ander ingrediënt in het puntje van de wedstrijd) te branden:
S(s) + O2(g) → zo2(g)
zwavel (ononderbroken) + zuurstof (gas) → zwaveldioxide (gas)
Dit, beurtelings, releases zwaveldioxide (dat is de beklaagde achter de geur van het branden van wedstrijden) en meer energie, het instellen van het hout van de Lucifer in brand.
We zijn vooral geïnteresseerd in de ontleding van de kaliumchloraat, die snel warm zuurstof gas produceert. Gassen nemen veel meer volume dan vaste stoffen, en de zuurstof kan daarom bij een hoge druk terwijl gevangen in de aluminiumfolie. De hitte veroorzaakt om uit te breiden, zelfs meer, waardoor de druk. De enige escape voor de zuurstof is uit door het kleine gat tussen de folie en de match - door middel van die het schiet uit op hoge snelheid. Het resulterende effect wordt beschreven door de derde wet van Newton, en is de basis van elke raketmotor. Zoals hij het zegt:
"Wet III: aan elke actie er altijd is verzet tegen een gelijke reactie: of de wederzijdse acties van beide organen bij elkaar zijn altijd gelijk, en gericht op tegengestelde delen. — Wat trekt of andere persen is aangezien veel getrokken of door die andere gedrukt. Als u op een steen met uw vinger, wordt ook de vinger gedrukt door de steen. Als een paard een steen gebonden aan een touw trekt, het paard (als ik dat zo zeggen mag) zullen worden even getrokken terug naar de steen: voor het opgezwollen touw, door het zelfde streven om te ontspannen of unbend zelf, het paard zo veel naar de steen, trekken zal en het doet de steen naar het paard, zal belemmeren de voortgang van het zo veel als het voorschotten die van de ander. Als een lichaam inbreuk op de andere, en door zijn kracht veranderingen de beweging van de andere maakt, dat orgaan ook (vanwege de gelijkheid van de onderlinge druk) zal een gelijke verandering ondergaan, in eigener beweging, richting het tegengestelde deel. De wijzigingen van deze acties gelijk zijn, niet in de snelheden maar in de bewegingen van de organen; dat wil zeggen, als de organen zijn niet gehinderd door enige andere belemmeringen. Voor, zoals de ontwerpresoluties worden eveneens gewijzigd, zijn de veranderingen van de snelheden gemaakt richting tegendeel onderdelen samengebouwd evenredig met de organen." (Zie http://en.wikipedia.org/wiki/Newton%27s_laws_of_motion#Newton.27s_third_law:_law_of_reciprocal_actions)
Dus, wanneer het hete gas is verdreven door de verstuiver, het duwt naar beneden, naar de grond. Dus dat betekent dat een gelijke kracht duwt de raket naar boven - naar de hemel. Helaas, de kaliumchloraat niet branden (en bieden stuwkracht) lang, en dus het effect helaas tijdelijk is. De strekking is alleen genoeg om de Lucifer ondergaan een korte, suborbitale reis op zijn best - bijvoorbeeld in een achtertuin.
Maar aan elke aspirant raketwetenschappers, Schraap wat moed! Project Mercury begon sub orbital zo goed! Houd wijzigen en verbetering van het ontwerp, en je misschien wel de eerste om een Lucifer - aangedreven raket in low earth orbit ;).
