鞭炮是怎样发出声音的

题目

鞭炮是怎样发出声音的

答案

一根爆竹最外面是一层只是用作装饰的红色纸,里面是一层厚厚的草纸,中心部分盛载着一些黑色粉末,称为黑火药 (black gunpowder).黑火药是由硫磺 (sulphur / S)、木炭 (charcoal / C) 与硝酸钾 (potassium nitrate / KNO3) 混合制成的.
用火燃点爆竹的药引后,一旦烧着了里面的黑火药,便实时发生一连串非常剧烈的氧化还原反应 (redox reaction),释放出大量的能量和生成许多气体.这些生成的气体包括有二氧化硫 (sulphur dioxide / SO2)、二氧化氮 (nitrogen dioxide / NO2)、二氧化碳 (carbon dioxide / CO2)、一氧化碳 (carbon monoxide / CO) 等等.由于爆竹内的气体体积突然猛烈地增加数千倍,那层并非包得很紧的草纸便承受不起压力,形成爆炸,发出「啪」的一声.
至于烟花的化学原理,其实和爆竹的大同小异,其结构都包含黑火药和药引.燃放烟花后,类似以上提到的化学反应引发爆炸,而爆炸过程中所释放出来的能量,绝大部分转化成光能呈现在我们眼中.
烟花的最大特色是能够放出五彩缤纷的颜色.到底烟花内有甚么神秘的成份呢?现在由我们揭开其神秘面纱吧!关键是在制作烟花的过程中加入一些发光剂和发色剂.
发光剂是金属镁 (magnesium) 或金属铝 (aluminium) 的粉末.当这些金属燃烧时,会发出白炽的强光.发色剂其实只不过是一些金属化合物 (metal compound).我们平日在教学上经常运用这些金属化合物来进行实验呢!金属化合物含有金属离子 (metal ion)．当这些金属离子被燃烧时,会发放出独特的火焰颜色 (flame colour).不同种类的金属化合物在燃烧时,会发放出不同颜色的光芒.概括如右表.
举例说,氯化钠 (sodium chloride / NaCl) 和硫酸钠 (sodium sulphate / Na2SO4) 都属于钠的化合物,他们在燃烧时便会发出金黄色火焰 (golden yellow flame).
同样道理,硝酸钙 (calcium nitrate / Ca(NO3)2) 和碳酸钙 (calcium carbonate / CaCO3) 在燃烧时会发出砖红色火焰 (brick red flame).
其实在化学科,我们常常会运用以上结果来测试物质中所含的金属.这类型的实验称为焰色试验 (flame test).烟花便是利用金属的这种特性制成的.制作烟花的人经过巧妙的排列,决定燃烧的先后次序.这样,烟花引爆后,便能在漆黑的天空中绽放出鲜艳夺目、五彩缤纷的图案了