火药的原理其实很简单,就是燃料的快速燃烧,以致形成爆炸的效果。一般燃料(可与氧气进行化学反应的物质)的燃烧是靠空气中的氧气助燃的,氧气不断供给,燃烧得以不断进行。若燃料与氧气充分混合,遇合适的温度就会发生爆燃。火药就是由燃料和氧化剂(助燃剂)混合在一起做成的,一般不需要空气中的氧气助燃,引燃就会爆炸。
爆竹是利用火药的爆炸产生声响和光亮达到特殊效果的。爆炸引起空气猛烈振荡,因而产生巨大的声响。鞭炮是把火药包裹在纸筒中,两端封紧,火药点燃后在纸筒中快速燃烧,产生大量气体,达到一定压力后,纸筒炸裂,带来强烈的冲击,发出巨大响声。理论上,火药越多,两端绑紧的纸管越结实,声响越大(但过于结实,火药就无法完全燃烧了)。爆竹主要分为单响、双响和鞭等,以发声为主。其中比较好玩的一种是双响炮,俗称“二踢脚”。它在纸筒中的火药被分隔成两层,底端堵得不严,留有“后门”。燃放时直立起来,点燃引信(导火索),下层火药首先爆炸,产生气流,伴随响声冲出底端,这时,二踢脚像一枚火箭冲向高空;与此同时爆炸点燃了通往上层密闭火药的引信,恰好在二踢脚到达最高点附近时炸响,效果极佳。
鞭炮主要是发出响声,使人愉悦。而烟花则能让人不但赏心,还可悦目,是目前节日燃放的主要品种,大型的节庆日就更不用说了,烟花燃放已成为固定节目。烟花做起来相对复杂,成本也高,但由于声响、光色、造型千变万化,效果引人入胜,所以比较流行。
烟花的品种五花八门,燃放的造型也千变万化,但结构大同小异。一般都由炸裂火药(颗粒或粉末状)和燃烧火药(一般做成球形)构成,在空中爆炸的还需发射火药,这几种基本火药的功能不同,配方也不一样。一般先引燃炸裂火药把烟花结构炸开(或把燃烧火药定向喷出),接着燃烧火药四散燃烧,呈现各种造型和不同光色。现代烟花火药的配方主要由燃料、助燃剂、发光剂以及一些阻燃物组成。将这些物质按照不同效果的需要按不同的比例混合起来,就制成了烟花用的火药。
烟花绚丽主要体现在燃烧的火药成分和配比,当这种火药被点燃时,助燃剂(主要是高氯酸钾)放出氧气,使燃料(如硫磺、木炭、淀粉、糖、橡胶等)剧烈燃烧产生高温,使发光剂(主要是金属化合物)加热,就会发出各种颜色的光了。而阻燃物的作用主要是控制燃烧速度,也就是控制烟花在天空中持续的时间。另外,火药中还可能掺入一些金属粉末(主要是镁和铝)。它们不但可以燃烧产生高温,同时也会发出银白色的耀眼光芒。
烟花的五颜六色主要是在火药中掺入不同的金属化合物得到的,在高温下,不同金属原子会发生不同的焰色反应,发出特定颜色的光。我们都有经验,把食盐在火上烧会发出钠独有的黄色的光,所以想要黄光就在火药中加入点草酸钠、氟化钠、冰晶石或硅氟酸钠等;而要红光用硝酸锶、碳酸锶、草酸锶等;要绿光就用氯酸钡、硝酸钡等;蓝光用碳酸铜、孔雀石等……有了这些颜色,自然不难配出各种色彩来。甚至在一个火药球的内部、中间和外部分别加入不同的金属化合物,燃烧起来就会变色,煞是美丽。
礼花弹的火药配方和内部结构可以根据设计者的构思而变化,并创作出变化无穷的奇妙造型,它可以说是科学与艺术相结合的产物,可以尽情地发挥人类的想象力。这也正是世界上有许多业余烟花爱好者痴迷于此的原因。
过节期间燃放烟花爆竹虽然喜庆,但其原料是极具破坏力的火药,一定要按燃放规则操作,否则有可能带来伤害或火灾。烟花制作更是高危活动,没有专业知识不可轻易尝试。