2010年10月15日

[知識分享站] 雙十國慶煙火秀 照亮台北城夜空 :一場化學的魔術表演

飛資得 咱e報為了歡度中華民國的九十九歲生日,睽違四年的國慶煙火今年再度回到台北,l0號晚間7點開始施放,五萬一千多發,歷時52分鐘的火樹銀花盛況,在淡水河3號水門熱鬧登場,包括「躍動九九,攜手同心」、「花團錦簇、喜迎國慶」、「國恩家慶,邁向百年」三大主題照亮台北夜空。

這場煙火秀相當精采,火樹銀花炫耀夜空,也許是花博開幕在即,透過高、中、低空焰火以多角度方式呈現不同的層次感,花團錦簇相當美麗,也讓欣賞的民眾驚呼連連,更在快結束前二分鐘於忠孝橋下出現了一條非常美麗的煙火瀑布,再加上一顆顆不斷跳躍綻放的煙火,讓今年的國慶夜台北夜空熱鬧非凡。

欣賞完七彩繽紛的煙火,除了讓我們讚嘆煙火的絢爛奪目,或許您也很好奇,煙火花樣年年推陳出新。但煙火為什麼能變化出多種顏色?又如何控制讓不同花樣一層一層出現?其實,“煙火”(包括“焰火”),通常是指煙火藥燃燒或爆炸反應時所產生的光、色、聲、煙、熱、氣動等煙火效應。[煙火學] 是展現煙火技術與相關科學的內在關係,將技術昇華成理論,反過來又指導技術向著更高層次發展的科學,可謂是化學的完美演出。

飛資得 咱e報我們可以透過RSC(Royal Society of Chemistry)電子資料庫查檢到有關於煙火(fireworks)的相關研究資料,好比在The Chemistry of fireworks一書中,可以知道煙火藥在多數情況下是混合藥劑,主要由氧化劑、可燃劑及粘合劑組成。然後根據不同的需求製造具有光、聲、熱、氣動、延期等煙火效應的煙火劑。

而不同的煙火色系是由不同化學成分產生的化學反應,也就是利用不同金屬化合物(金屬鹽)燃燒的特性,鈉鹽會放出黃色光芒,鍶鹽則是紅色;藍色和綠色煙火中,「氯」非常重要,因為氯會和發出藍光的銅鹽和綠光的鋇鹽作用,增加鮮豔。但是光有金屬化合物無法快速燃燒,還要有燃料和氧氣提供者(氧化劑),燃料通常是用碳、澱粉或聚氯乙烯(PVC)、氯化橡膠,氧化劑則是過氯酸鉀。


煙火色系與化學式

還有,在書中也提及了關於煙火施放的模型、煙火的安全、煙火法規等等的節次,對煙火學的研究提供了與煙火相關的必備知識。另外,在RSC資料庫裡也可以檢索到與煙火相關的期刊資料,可以進一步探討煙火施放的相關研究,例如:瞭解煙火施放後對於空氣品質變化的研究(Short-term variation in air quality associated with firework events: A case study )、或者是施放煙火產生的混合物分析(Construction and evaluation of ion selective electrodes for perchlorate with a summing operational amplifier: application to pyrotechnics mixtures analysis )、或化學動力與燃燒原理(Study of the mechanism of oscillatory solid-phase combustion by a non-linear chemical kinetic model )等。


煙火施放效果


煙火施放模型

除了煙火的顏色,煙火的花樣則是利用煙火上升的運動軌跡,鉛直上拋或斜拋的拋體運動,在空中爆炸後所造成水準方向運動和重力共同作用而形成的,所以只要事先算好,就可做出想要的圖案了。不過,這次國慶煙火幾次近距離炸射,也發生了小小的「低炸」意外,當時這個煙火,大約在高度不到100公尺地方就爆炸,沒有飛到空中就爆炸了,但因為在規劃時考量到安全的因素,廠商已將煙火施放的船隻與河岸距離拉長到350公尺,讓煙火掉落距離民眾有150多公尺,所以煙火施放的安全評估也是甚為重要的一環。

看來,煙火施放不僅是觀賞煙火時的興奮心情,它的背後還隱藏了很多重要的技術和知識,或許未來的煙火在更科學的技術協助之下,以後的國慶或跨年,你我都可能可以欣賞到更多元絢爛的煙火秀呢。

參考資源:

資料庫:RSC - Royal Society of Chemistry

網路資源:
Chemistry of Firework Colors - How Fireworks Are Colored
 Chemical of the Week -- Fireworks!
The Chemistry of Fireworks
How to make Fireworks and Fireworks Chemistry in action
Teachers' Domain: Igniting Chemistry in Fireworks
絢爛國慶焰火 閃爍淡水河畔 5.1萬發焰火 52分無冷場
烟火学_互动百科

特約編輯 | Nicky 提供

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