火焰中的碳粒与光芒

最后谈到蜡烛的光与热。我们知道蜡烛曾是一种重要的照明工具，它很亮，但温度不高；而同样来自氢氧焰的火炬，温度很高却不亮。法拉第对这两种火焰的差异，做了相当生动的解释。

除蜡烛外，尚有其它形式的火焰，例如火药的燃烧会产生火焰，它与蜡烛的火焰有什么不同？火药内需要加入碳及其它材料使它燃烧，然后才能产生 火焰。（提醒大家，如果想在家里自己做这些实验，必须小心。应该谨慎使用这几样化学品，否则它们会造成伤害的！）你可以拿一点火药放在容器内，然后与铁粉 混合，将铁粉与火药混合的目的，是要利用火药点燃铁屑，让它们在空气中燃烧，然后比较有火焰与没有火焰的燃烧二者之间的差别。

火药点燃时，请注意这里面会有二种燃烧发生，首先会看到火药燃烧，它有火焰产生，然后看到铁屑跟着点着了，但是它没有火焰，它只是铁屑的个 别粒子在燃烧（烧红）。这二种燃烧的确有很大差别，这与它们发生火光的机制有关。当我们用油、气体或蜡烛来照明时，就像以上情况一样，有各种不同形式的燃 烧（包括气体或固体）在进行着。

像铁屑之类的物质，当它们没有经过气化过程就燃烧时，它们会变得很亮。其实对任何物质都一样，只要是固体，不论它们烧着与否，加热后都会变得很亮。蜡烛的光亮也是因为火焰中含有许多微小的固态粒子而造成的。固体粒子的存在与否，才是亮与不亮的主要原因！

先前的实验证明火焰含有碳粒，这是蜡烛大放光明的原因。我们可以找一个没有碳粒的火焰来比较，有一种物质叫氧，它可以与氢烧起来形成氢氧 焰，它们虽然是气体，却能产生比蜡烛更多的热量，由于缺少粒子，它的火焰并不亮。但是若在其中放入一些固体，就会很亮，例如取一块石灰放入火焰中，可以看 到它很快就会变得非常亮。（其实石灰并不会燃烧，而且一直是保持固态的）氢与氧燃烧的火焰会产生很多的热，但一点都不亮，要光亮并不需要热，要的是固体粒 子。氢氧焰中石灰块产生的光芒，几乎与日光相等。

如果将一条白金（铂）丝线放在火焰中，可以看到它变得多亮！加热这条白金丝线时并不会发生化学变化。若你把火焰弄小，使它只能放出一点点亮 光，这时火焰传给铂线的热虽然只有一点点，依旧将铂线弄得很亮。这些例子显示了所有火光中都有颗粒，就是因为有这些颗粒的存在，才会带给我们光辉与绚丽。

若我们用炙热的氢氧焰来对着蜡烛火焰吹，使碳粒都完全燃烧，蜡烛火焰也会变蓝而不亮。很显然当我们用氢氧焰烧它时，有足够的氧气让碳粒烧 完，以致无法将碳粒再释放到火焰中。我们也可以在氢氧焰中放入一些会产生碳的东西来增加亮度，例如用一点樟脑油，它烧起来会产生许多烟，利用一支管子将这 些烟送进氢气的火焰中，可以看到它立刻变得很亮，这是二度燃烧的碳粒子，用一张纸面对吹出来的氢氧焰，就能够轻易看到它们。煤气火焰中的光芒也是因粒子而 产生的，它和烛火的碳粒相同。

我们可以看到，在燃烧蜡烛时有东西产生，其中一部分是碳，此外还有其它物质产生，消失在空气中。若是我们想知道消散在空气中的物质有多少，可以进行以下实验。

先前的二、三个实验，已显示上升的是热气，但为了要知道上升的物质为何，我们可做个简易的实验。利用一个装满酒精的盘子，就像蜡烛上的杯 槽，在它上面放一个像烟囱的东西，它有规范气流的作用，顶端再套上气球，点燃酒精后，在火焰顶端应该会收集到燃烧的产物，它与燃烧蜡烛所产生的物质相似。这种由酒精所产生的火焰并不亮，因为酒精燃料产生的固体碳很少。

我们用气球可收集燃烧的产物（气球在充满时必须抓住）。它会飞走是因为里面装满了热气（这就是热气球的原理）。

如何可以看到火焰燃烧时产生的物质呢？用一支大试管倒放在燃烧的蜡烛上方，可以看到管子变得不透明了。如果我们将一支蜡烛放在一个大罐内， 再用另外一支蜡烛放在罐外当作照明用，可以看到罐内变得雾状，而且烛火在罐内变弱了。如果找一支冷汤匙放在蜡烛上，调节它与蜡烛间的高度而不要使它变黑， 在上升的火焰中，我们发现有一种物质会凝聚在冷的汤匙或干净的面板上，或是任何其它低温的物体上，但也有一部分物质不会凝结。我们首先要观察会凝结的这部 分，很妙的是，我们发现这部分产物就是水。

最后作者要补充说明的是，物体加热发光是日常生活中常见的现象，例如铁烧热会变红，再加温会变白热。法拉第注意到气体加热后发出的光并不 强，这可以拿我们日常所用的钨丝灯来对照，它可是靠固体加热发光。气体发光的例子是霓虹灯，是由氖气放电造成原子内部电子的跃迁而发光。

由于蜡烛火焰所能提供的能量不够强，无法造成电子跃迁，因此一般气体火焰都比较暗淡，如果将火焰温度加高，焰中的碳粒在尚未形成电子跃迁 前，早就气化而不存在了。对物体的加热发光，到一九二五年量子理论提出后才完全了解，法拉第那个时代这些理论都尚未成形，但是他所描述的现象，则是完全正 确与可解释的。

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