知识百科 烟花中发生了哪些物理和化学变化？
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知识百科 烟花中发生了哪些物理和化学变化？
烟花中发生了哪些物理和化学变化？
解答专家 保罗·尼古拉斯·沃塞（Paul Nicholas Worsey）
美国密苏里大学罗拉分校采矿工程学教授，讲授一门关于焰火制造的课程
烟花，或者说烟火，含有易燃成分。高空礼花弹是最常见的一种烟花，由礼花弹发射炮筒发射。它分为四个部分：升举弹药、延时导火索、爆破弹药和光效发生器。
升举弹药是一种化合物，可以急速燃烧，产生巨大的推力，将礼花弹射出炮管。升举弹药的另一个作用是点燃延时导火索。在礼花弹升到适当高度时，延时导火索会触发爆破弹药。爆破弹药发生爆炸，散射出礼花弹里火红的物质。礼花弹包含了无数烟火小弹丸，用来产生光亮。这些小弹丸由不同成分的物质层层包裹而成，从外层向内层燃烧，使其产生颜色变化。
燃放时烟花的颜色和亮度，与烟火混合剂中的金属成分和燃烧温度有关。当特定的金属被加热时，电子会在原子的电子壳层（能级）之间跃迁。当电子落回较低的能级时，就会释放一个光子，光子的波长决定了光的颜色。最容易产生的颜色是红色、绿色、黄色和白色（它们分别由锶、钡、钠和钛金属产生）。蓝色较难产生，因为反应温度必须要刚好合适才能出现蓝色。而烟花中的闪光则来自于燃烧速度较慢的混合剂。烟花的造型效果，例如环形、心形以及笑脸形，则需要通过小弹丸精准地布置在礼花弹的内部来实现。
所有的烟火混合剂都含有燃料和氧化剂。这些混合剂通常由金属硝酸盐和碳基燃料构成。当固体的混合剂被引燃，它们就会转变成气体，并释放出大量的热量——为了产生耀眼的光芒，温度要超过2,000℃。烟花的反应速率由多种因素控制，其中包括礼花弹的成分和其他一些物理特征，例如弹丸颗粒的大小（越小意味着反应速度越快），含有助燃剂（例如硫和糖）或阻燃剂（例如盐），高压或密封（可以加快反应速率），较低的装填密度（可以降低反应速率），以及水分含量等等。
◎译者：虞骏
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