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《烟花易冷》中的科学世界

“那史册 温柔不肯 下笔都太狠

烟花易冷 人事易分

而你在问 我是否还认真

千年后 累世情深 还有谁在等”

《烟花易冷》这首为大街小巷广为传唱的歌曲,是由方文山作词,周杰伦作曲并演唱的一首经典流行歌曲。


烟花为什么会呈现五颜六色?


我们观赏到的烟花往往是五颜六色的,烟花的颜色与一种药丸的组成成分有关。这种药丸是由点火的黑火药、氧化剂、燃料等组成。而烟花的色彩便是来自于药丸中的着色剂,更准确地说是来自着色剂中金属的色反应。

焰色反应是指金属或其化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特征焰色的反应。因此,我们想生产什么颜色的烟花,就可以在药丸中加入相应的金属或者其化合物。


烟花为何易冷?


首先,金属都会有焰色反应。其次,焰色反应中不同频率的光对应不同的颜色,不同的元素其电子结构不同,导致能级结构与间隔也不同,所以放出的光子的能量、频率、波长不同,颜色也就不同,且电子在能级间跃迁所需的时间特别短暂。

那么,烟花为何易冷呢?产生焰色反应需要的温度和其环境温度相差是比较大的,我们知道温差越大,热传递速度越大,因此,烟花温度下降到无法产生焰色反应的时间越短。因为烟花跃迁时间短暂,所以,灿烂的烟花往往是转瞬即逝的。这就是烟花为何易冷的原因。


烟花升空的动力来自哪里?


记忆中,烟花总是“嗖”的一声从发射筒飞入高空中,然后绽放于高空。那么,是什么让烟花能飞入如此高的空中呢?

答案是黑火药。中国是黑火药的故乡。早在唐朝时,聪明的中国人就已经发现并记录下了黑火药的配方——“硫二硝三碳”。


环保烟花真的“环保”吗?


燃放烟花时,不小心会引起火灾和伤人事故,还会导致空气污染、噪音污染,那么,环保烟花真的有可能存在吗?

在2008年北京奥运会的开幕式上,鸟巢上空燃起的烟花给人们留下了深刻的印象,这种烟花的特点是无纸屑、无残渣、无刺鼻味道、烟雾小。它运用新型环保材料代替了“纸壳压力舱”,压缩空气取代了火药。

环保型烟花,主要通过三方面减少污染:一是在烟花爆竹配方中不采用含有重金属和硫元素的物质,从而减少二氧化硫气体和其他硫化物的生成;二是减少金属粉的用量,某些环保烟花更是全部使用有机物作为可燃物;三是通过改变氧化剂和可燃物的量来改变系统的氧平衡和燃烧温度,控制燃烧反应。


电子鞭炮无污染?


电子鞭炮是一种代替传统鞭炮的环保、安全、无火药、可反复“燃放”的电子产品。

电子鞭炮无空气污染,不会发生伤残及火灾事故,并且能重复使用,是替代传统烟花的另一个绝佳的选择。但噪音污染还是存在的,所以也要慎放。

元旦晚会,大年三十,各种大小节日庆祝……诸多的场景都需要美丽的烟花来点缀,我们的生活也因璀璨的烟花越来越丰富。但是在欣赏烟花的同时,我们也要提防其对环境的危害,发展更环保的技术,制造出对环境无污染的烟花。

(第一作者系中南大学教授,湖南省科普作家协会青委会主委)