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為什麼燭光是黃色而煤氣爐火是藍色?

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為什麼燭光是黃色而煤氣爐火是藍色?

蠟燭是如何燃燒的? 蠟去了那裏? 

蠟燭的蠟就是石蠟,是碳氫化合物的一種。正如其名稱所暗示,碳氫化合物只包含氫(H)和碳(C)。當蠟燭燃燒時,大部份的蠟與空氣中的氧(O)起化學反應形成水蒸汽(H2O)以及二氧化碳(CO2)。水蒸汽和二氧化碳都是看不見的氣體。因此當蠟燭燃燒時,會消失於無形。

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燭光 (圖片由趙孔儒先生拍攝和提供)

當蠟燭被火加熱時,一些蠟會融化。燈芯引導融化了的蠟往上走,直至蠟蒸發並且開始燃燒,即蠟與空氣中的氧起化學反應形成水蒸汽和二氧化碳。蠟燃燒期間釋放出熱,使蠟燭上的蠟繼續融化然後氣化,直至蠟全部耗盡為止。

沒有燈芯的蠟燭能燃燒嗎? 

當蠟燭燃燒時,融化了的蠟由於毛細管作用沿著燈芯往上升。同樣的機制可見於植物,將水從根部抽取帶到植物的其他部分。

在桌子上留下來的蠟不會燃燒,同樣一大塊蠟也不會燃燒,因為附近並未有足夠的氧氣。只有在蠟氣化後,附近才有足夠的氧氣使燃燒繼續下去。 

為什麼燭光是黃的而煤氣爐火是藍色的? 

這取決於附近有多少氧氣。有足夠氧氣時才能產生藍色的火焰,而在有限氧氣的情況下則產生黃色的火焰。 

燭光所用的氧氣份量仍然不足以產生完全燃燒,即是說蠟不能全部變成水蒸汽和二氧化碳。在熱力下,一些蠟(石蠟)分解成為碳微粒,稱為煤煙。這些微粒在高溫加熱下發出明亮的黃光。燭光因此是黃色的。煤煙隨火焰上升,途中大部份碳粒子遇到足夠的氧氣而燃燒掉。

但是仍留下一些碳微粒﹙即煤煙﹚的殘餘。將一把刀或者湯匙放在燭光上幾秒,便能察覺到一層黑色的碳,與煙囪裡面找到的煤屑相同。煤煙是污染的一種,通常見於欠缺保養的車輛、燒煤的家庭和工業。 

總的說來,蠟燭燃燒的燃料太多但氧氣不夠。這並不是一個有效率的燃燒過程。

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煤氣火焰 (圖片由趙孔儒先生拍攝和提供)

相反,煤氣爐較有效率,它使用氣體燃料,毋需氣化過程。煤氣幾乎完全燃燒,它的火焰比燭光熱得多並且能達到攝氏幾百度。煤氣燃燒時,燃料分子因熱發出藍光和綠光。由於人眼對藍光較敏感,因此我們看見的煤氣火焰是藍色的。 

畢竟,空氣大約只有20%是氧氣。為使燃燒更有效率,人們使用高純度的氧氣。燒焊工人的噴燈使用純氧和乙炔氣體,溫度高達攝氏3000度以上。

參考

  1. "What Einstein didn't know", R.L. Wolke, Dell Publishing, 1997.