Parmi les quelques composés pyrotechniques d’intérieurs qui existent, figurent les cierges magiques. Ce sont des petites tiges que l’on enflamme comme une bougie, et cela produit ensuite des étincelles jaillissant sur les côtés. L’ensemble est sans réel danger : les étincelles ne brûlent pas, bien qu’une fois consumée, la tige métallique qui subsiste reste très chaude, chauffée au rouge en réalité.
Dans cet article on va voir la science qui se cache dans ces petits accessoires utilisées lors des fêtes.
Les cierges magiques sont constitués de plusieurs ingrédients responsables de la combustion et de la production d’étincelles :
- Un combustible : généralement de la poudre de charbon, de l’amidon, ou un sucre (dextrose, glucose).
- Un oxydant : habituellement du salpêtre (ou nitrate de potassium).
- Les composés métalliques responsables de la production d’étincelles : typiquement de l’aluminium, du magnésium, du titane ou du fer en poudre fine.
Ces ingrédients sont mélangés au sein d’une pâte, qui est ensuite enrobée autour d’une tige métallique puis séchée.
Lorsque l’on allume le cierge magique, le combustible et l’oxydant vont réagir. L’oxygène provient de l’oxydant et pas de l’air comme pour une bougie. Ceci favorise la combustion, car tous les ingrédients sont déjà en place. Et comme il n’y a pas besoin d’air, ils pourraient fonctionner sous l’eau (comme une arme à feu peut elle aussi fonctionner sous l’eau).
Durant cette combustion, les particules métalliques sont également enflammées. Ces dernières brillent très vivement : ce sont les étincelles. En général, on utilise des particules d’aluminium ou de magnésium pour les étincelles blanches et brillantes, et du fer pour celles qui sont plus orangées. D’autres couleurs peuvent être obtenues avec d’autres métaux : bleu-vert avec le cuivre, vert avec du baryum, violet avec du potassium…
Ce sont les mêmes que pour les feux d’artifices.
Les étincelles jaillissent à cause de la combustion très rapide qui provoque de micro-explosions en projettent ces particules tout autour. C’est aussi ce qui donne son bruit de crépitement.
Ces particules sont très fines : des poussières. Elles atteignent 1 000 à 1 500 °C, ce qui les rend visibles. Mais tout comme une étincelle d’une meuleuse par exemple, elles ne sont pas douloureuses sur la peau : leur température est peut-être très élevée, mais la chaleur qu’elles véhiculent (soit l’énergie thermique) est très faible à cause de leur petite taille.
Ces étincelles sont donc un autre exemple pour mettre en évidence la différence entre chaleur et température.
Il faut toutefois faire attention à ne pas les tenir trop près du visage, car elles peuvent toujours endommager les yeux.
En somme, ces cierges magiques sont de mini feux d’artifices et en comportent toutes les particularités chimiques : la présence d’un oxydant directement dans le matériau combustible (pour favoriser la combustion), et des inclusions de métaux pour produire des étincelles ou des flammes colorées !
