煙花爆竹魅力何來

　　爆竹是我國最早發明的。據考證，第一個用火藥制造爆竹的是三國時期的馬鈞。自宋朝起，人們就開始用爆竹娛樂。“爆竹聲中一歲除，春風送暖入屠蘇，千門萬戶瞳瞳日，總把新桃換舊符”，王安石的這首《元日》記錄了當時人們新春時燃放爆竹的習俗。
　　爆竹為什么會響呢？爆竹的外殼是一個紙筒，紙筒多用草紙或牛皮紙卷成；筒內裝著黑色火藥，兩端用泥灰封住，并從黑火藥部分導出一根引火線。當人們點燃爆竹的引火線時，火就順著引線進入紙筒內，引起黑火藥發生劇烈的化學反應，產生大量的二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳等氣體，同時放出大量的熱。這些氣體因受熱膨脹，其體積比原火藥本身的體積要大上千倍，這樣強大的氣體壓力必然會使紙殼炸裂，振動空氣而發出響聲。
　　黑火藥是一種混合物，一般由15%的木炭粉、10%的硫磺粉和75%的硝石（硝酸鉀）組成，有的還含氯酸鉀。木炭、硫磺都是極易燃燒的物質，硝酸鉀受熱易分解放出氧氣。
　　爆竹爆炸后的“火藥味”，這是由于黑色火藥中的硫磺未反應完全，受熱變成了硫蒸氣或燃燒時產生了刺鼻的二氧化硫氣體的緣故。
　　煙花又名焰火、花炮，是在爆竹的基礎上發明的。《紅樓夢》中大觀園里燃放的滿天星、九龍入云、飛天十響等小爆竹都屬煙花類。
　　煙花為什么會發光且色彩各異呢？因為煙花的紙筒里除了有黑色火藥粉外，還有發光劑與發色劑，就是各種不同的金屬鹽。
　　大型煙花和禮花產生煙花效果時，同觀眾的眼睛直線距離一般都不少于數十米。這就要求這二類煙花除了光色正確外，還要有一定的亮度。這也即是說除了要求獲得色純度比較高的火焰外，同時也要利用藥劑的發光效應使火焰具有鮮艷的效果，要想獲得美麗鮮艷的火焰，也必須加入一定量的金屬粉。在煙花藥劑中如增加金屬粉，在藥劑燃燒時即可生成固體和液體生成物，同時離解出大量的光能和熱輻射，其發光強度有數十萬國際燭光，溫度則可達數千度。
　　有的藥劑被點燃后除了能產生一定光色外，還能在光截體中噴出許多金黃色或鋼色，或是白色的亮星，這種現象稱為“噴波”（或拉波）。其產生也是利用發光效應。將硬木炭粉或鋁粉、鐵粉加入藥劑中燃燒，一些在光截體中沒有完全燃盡顆粒會被噴出，這些被噴出的顆粒再遇見空氣中的氧，就會發生第二次燃燒反應，從而產生不同顏色和一定亮度。硬木炭粉可產生金黃色小星；鐵粉可產生鋼藍小星；鋁粉可產生白色小亮星，利用噴波的作用，即可制造出各種煙花形象，不同的金屬或金屬鹽類燃燒時所產生的顏色為什么不同呢？這是因為不同金屬元素的原子結構和核外電子的排列不同，一旦受熱或其它外能的作用，電子便可能增加能量，從原來的軌道跳到更遠的軌道，這種現象叫做“激發”。當處在“激發狀態”的電子恢復到原來狀態時，就以不同波長的光波把能量放出。因為各種金屬的鹽類發射出的光線波長不同，所以燃燒時呈現出光的顏色也不同。
　　煙花的火焰能噴上高空，如“彩珠筒”的“花彈”能射出二三十米，這是利用火箭裝置原理，火藥燃燒時所產生的一種反作用力推動火焰上升。有的花炮能夠旋轉，如“火輪”、“花陀羅”，這是利用噴氣原理，將噴射藥管按一定的角度排列，噴氣沿圓周的切線方向噴出，推動其旋轉。花炮發出的清脆悅耳的哨聲，是將一些有機化學藥品配成哨音藥劑填在紙管中，燃燒時所產生的氣流就能使紙管振動而發聲，如“口琴煙花”、“全家樂”等產品都能發出哨聲。（摘自隋國慶科普網，插圖：劉一播）