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    屋外可能已经劈里啪啦玩不了烟花的我们就聊聊烟花为啥璀璨吧!
    作者:admin    发布于:2023-05-30    文字:【】【】【

      对于世界各地的很多人来说,新年到来之时,或是良辰佳节之际,总离不开“灯树千光照,花焰七枝开”式的缤纷绚烂,至少也得有“爆竹声中一岁除”的热闹喜庆。

      从响亮的爆炸声到长长的“哨声”,从炽烈的鲜红到梦幻的蓝色,烟花有其千变万化的美,也有成百上千种化学配方。实际上,烟花科学构成了一整个独立的化学分支,很多化学家都在探索这些有趣的爆炸。

      根据历史记载,一千多年前的炼丹家发现硝、硫磺和木炭的混合物能够燃烧爆炸。黑火药由此而来,且在之后几个世纪里未曾改变配方主体。近代确定的黑火药组分配比为:75%的硝酸钾、15%的木炭和10%的硫磺。

      而烟花爆竹的基础结构,简单来说就是“密闭容器+负责发射的火药+内裹火药的礼花弹”。

      这个密闭容器通常由厚纸板制成外壳,里头还有一个小隔间,由铝和塑料等材料制成,用来安放推进火药。小隔间的上方就是礼花弹,内含特定的金属和金属盐作为发光剂和发色剂,以及高氯酸钾作为助燃剂。礼花弹里裹挟着火药。(老外管礼花弹叫“star”。)

      在通过引线点燃了烟花后,推进火药里的硫率先在112.8℃时熔化,之后流过硝酸钾和木炭,然后燃烧。这种燃烧反应会迅速产生大量的能量和气体——换句话说,就是爆炸。

      由于烟花筒这个容器非常狭小,同时上下两端的密闭性存在显著差异,故爆炸会洞穿密闭性薄弱的发射端,令礼花弹射向空中。与此同时,埋在礼花弹火药内的延迟引线也被点燃了。

      当礼花弹来到天空中,其中裹挟着的火药此时也刚好爆炸。巨大的能量让礼花弹发生焰色反应,呈现出人们向往的璀璨美景。

      这里需要指出,通过改变火药容器的封闭程度,或者火药粉末颗粒的大小,都可以调节它燃烧的速度。颗粒大小这一点可类比篝火:当你向篝火里添加一块大树枝,它的燃烧时间就很长;但如果你将一把锯末扔进火堆,它的燃烧过程是非常快速的。

      当我们加热某种材料时,这个加热行为的本质其实就是把能量注入该材料的原子的电子中。如果这个能量一度充分激发了电子,那么当它们再回落到正常能级时,多出来的能量(或者说加热行为导入的能量)会被电子以光的形式释放。

      向烟花添加不同的发色剂/金属盐,然后加热它们,不同波长的光就会被释放,不同的色彩也由此呈现。锶盐(或者说锶元素)产生红色,钡盐制造绿色,铜盐展现蓝色,等等。

      对于烟花化学家来说,制作蓝色烟花一直以来都是个颇具挑战的工作。深蓝色烟花太暗,在夜空中不大容易被看到,但是太浅太淡的蓝色,又会显得更接近白色。因此“完美蓝色”的波长是非常精确的,精确到很难实现。

      完美的烟花蓝光是由氯化亚铜释放的波长为420~460纳米的蓝光。但氯化亚铜成本较高,对燃烧温度的要求也很高,且稳定性差,易发生意外爆炸。电视剧《三十而已》中,烟花设计师许幻山一直想制作一种极致的蓝色烟花,但妻子顾佳因其危险性而督促他销毁蓝色烟花

      制作者会向烟花配方里添加某些金属或木炭的粉末:铝、镁和钛粉末都会产生白色火花;铁粉则能带来金色火花;混合各种类型的木炭可制造红色和橙色的火花。这些不同的元素会以不同的速度和方式燃烧,从而产生不同颜色和强度的闪光。

    脚注信息
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