烟花爆竹魅力何来

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  爆竹是我国最早发明的。据考证,第一个用火药制造爆竹的是三国时期的马钧。自宋朝起,人们就开始用爆竹娱乐。“爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏,千门万户瞳瞳日,总把新桃换旧符”,王安石的这首《元日》记录了当时人们新春时燃放爆竹的习俗。
  爆竹为什么会响呢?爆竹的外壳是一个纸筒,纸筒多用草纸或牛皮纸卷成;筒内装着黑色火药,两端用泥灰封住,并从黑火药部分导出一根引火线。当人们点燃爆竹的引火线时,火就顺着引线进入纸筒内,引起黑火药发生剧烈的化学反应,产生大量的二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳等气体,同时放出大量的热。这些气体因受热膨胀,其体积比原火药本身的体积要大上千倍,这样强大的气体压力必然会使纸壳炸裂,振动空气而发出响声。
  黑火药是一种混合物,一般由15%的木炭粉、10%的硫磺粉和75%的硝石(硝酸钾)组成,有的还含氯酸钾。木炭、硫磺都是极易燃烧的物质,硝酸钾受热易分解放出氧气。
  爆竹爆炸后的“火药味”,这是由于黑色火药中的硫磺未反应完全,受热变成了硫蒸气或燃烧时产生了刺鼻的二氧化硫气体的缘故。
  烟花又名焰火、花炮,是在爆竹的基础上发明的。《红楼梦》中大观园里燃放的满天星、九龙入云、飞天十响等小爆竹都属烟花类。
  烟花为什么会发光且色彩各异呢?因为烟花的纸筒里除了有黑色火药粉外,还有发光剂与发色剂,就是各种不同的金属盐。
  大型烟花和礼花产生烟花效果时,同观众的眼睛直线距离一般都不少于数十米。这就要求这二类烟花除了光色正确外,还要有一定的亮度。這也即是说除了要求获得色纯度比较高的火焰外,同时也要利用药剂的发光效应使火焰具有鲜艳的效果,要想获得美丽鲜艳的火焰,也必须加入一定量的金属粉。在烟花药剂中如增加金属粉,在药剂燃烧时即可生成固体和液体生成物,同时离解出大量的光能和热辐射,其发光强度有数十万国际烛光,温度则可达数千度。
  有的药剂被点燃后除了能产生一定光色外,还能在光截体中喷出许多金黄色或钢色,或是白色的亮星,这种现象称为“喷波”(或拉波)。其产生也是利用发光效应。将硬木炭粉或铝粉、铁粉加入药剂中燃烧,一些在光截体中没有完全燃尽颗粒会被喷出,这些被喷出的颗粒再遇见空气中的氧,就会发生第二次燃烧反应,从而产生不同颜色和一定亮度。硬木炭粉可产生金黄色小星;铁粉可产生钢蓝小星;铝粉可产生白色小亮星,利用喷波的作用,即可制造出各种烟花形象,不同的金属或金属盐类燃烧时所产生的颜色为什么不同呢?这是因为不同金属元素的原子结构和核外电子的排列不同,一旦受热或其它外能的作用,电子便可能增加能量,从原来的轨道跳到更远的轨道,这种现象叫做“激发”。当处在“激发状态”的电子恢复到原来状态时,就以不同波长的光波把能量放出。因为各种金属的盐类发射出的光线波长不同,所以燃烧时呈现出光的颜色也不同。
  烟花的火焰能喷上高空,如“彩珠筒”的“花弹”能射出二三十米,这是利用火箭装置原理,火药燃烧时所产生的一种反作用力推动火焰上升。有的花炮能够旋转,如“火轮”、“花陀罗”,这是利用喷气原理,将喷射药管按一定的角度排列,喷气沿圆周的切线方向喷出,推动其旋转。花炮发出的清脆悦耳的哨声,是将一些有机化学药品配成哨音药剂填在纸管中,燃烧时所产生的气流就能使纸管振动而发声,如“口琴烟花”、“全家乐”等产品都能发出哨声。(摘自隋国庆科普网,插图:刘一播)
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