为什么烛光是黄色而煤气炉火是蓝色?
李本滢
蜡烛是如何燃烧的?蜡去了那里?
蜡烛的蜡就是石蜡,是碳氢化合物的一种。正如其名称所暗示,碳氢化合物只包含氢(H)和碳﹙C﹚。当蜡烛燃烧时,大部份的蜡与空气中的氧(O)起化学反应形成水蒸汽﹙H2O﹚以及二氧化碳﹙CO2﹚。水蒸汽和二氧化碳都是看不见的气体。因此当蜡烛燃烧时,会消失于无形。
烛光 (图片由赵孔儒先生拍摄和提供)
当蜡烛被火加热时,一些蜡会融化。灯芯引导融化了的蜡往上走,直至蜡蒸发并且开始燃烧,即蜡与空气中的氧起化学反应形成水蒸汽和二氧化碳。蜡燃烧期间释放出热,使蜡烛上的蜡继续融化然后气化,直至蜡全部耗尽为止。
没有灯芯的蜡烛能燃烧吗?
当蜡烛燃烧时,融化了的蜡由于毛细管作用沿著灯芯往上升。同样的机制可见于植物,将水从根部抽取带到植物的其他部分。
在桌子上留下来的蜡不会燃烧,同样一大块蜡也不会燃烧,因为附近并未有足够的氧气。只有在蜡气化后,附近才有足够的氧气使燃烧继续下去。
为什么烛光是黄的而煤气炉火是蓝色的?
这取决于附近有多少氧气。有足够氧气时才能产生蓝色的火焰,而在有限氧气的情况下则产生黄色的火焰。
烛光所用的氧气份量仍然不足以产生完全燃烧,即是说蜡不能全部变成水蒸汽和二氧化碳。在热力下,一些蜡﹙石蜡﹚分解成为碳微粒,称为煤烟。这些微粒在高温加热下发出明亮的黄光。烛光因此是黄色的。煤烟随火焰上升,途中大部份碳粒子遇到足够的氧气而燃烧掉。
但是仍留下一些碳微粒﹙即煤烟﹚的残余。将一把刀或者汤匙放在烛光上几秒,便能察觉到一层黑色的碳,与烟囱里面找到的煤屑相同。煤烟是污染的一种,通常见于欠缺保养的车辆、烧煤的家庭和工业。
总的说来,蜡烛燃烧的燃料太多但氧气不够。这并不是一个有效率的燃烧过程。
煤气火焰 (图片由赵孔儒先生拍摄和提供)
相反,煤气炉较有效率,它使用气体燃料,毋需气化过程。煤气几乎完全燃烧,它的火焰比烛光热得多并且能达到摄氏几百度。煤气燃烧时,燃料分子因热发出蓝光和绿光。由于人眼对蓝光较敏感,因此我们看见的煤气火焰是蓝色的。
毕竟,空气大约只有20%是氧气。为使燃烧更有效率,人们使用高纯度的氧气。烧焊工人的喷灯使用纯氧和乙炔气体,温度高达摄氏3000度以上。
参考资料:
[1] "What Einstein didn't know", R.L. Wolke, Dell Publishing, 1997.