蠟燭的化學史––第一章:蠟燭的製造、燃燒及火焰/胡景瀚、林奕秀

星期六 , 19, 四月 2014 Leave a comment

蠟燭的化學史

The Chemical History of a Candle

作者:Michael Faraday(麥可‧法拉第)
譯者:胡景瀚*、林奕秀

國立彰化師範大學化學系
*chingkth@cc.ncue.edu.tw

第一章 蠟燭的製造、燃燒及火焰


各位來到皇家學院,參與我們舉辦的一系列演講,我感到非常地榮幸,為此我將講述蠟燭的化學歷史。先前我已經處理過這個主題了,如果您不介意,我希望每年都來演講這個主題;因為這主題本身相當有趣,為許多科學領域帶來精妙豐富的結果。所有主宰宇宙的定律,都參與且觸及了我們即將觀察的現象。要進入自然哲學的研究,沒有比從蠟燭的物理現象入手更好的方法了。因此我有信心,我選擇蠟燭、而非其它較新穎的主題不會讓您失望;較新穎的題材,即使它並不差,不一定會比較好。

開始之前容我說明一下:雖然我們的主題很好,而且我們對這主題懷抱真誠、嚴謹與哲學式的思維態度,我將在演講中忽略那些較年長的人。我希望能以對年輕人聊天的口吻來演講。在之前的幾場演講中,我已經這樣做了,如果您不介意,我仍將使用相同的方式。雖然我在這裡傳達的知識屬於所有人,但這並不妨礙我在這個場合,用類似之前的方式來演講。

n  蠟燭的製造方式

現在,男孩和女孩們,首先我要說明:蠟燭是用甚麼做的。有些製造蠟燭的材料是相當奇特的。這裡有些木材和樹枝,特別適合燃燒。你看到這塊奇怪的材料,來自愛爾蘭的沼澤,叫做「蠟燭木」;這是種堅實、強硬、相當好的木材,非常適合作為支撐的材料,而且它們很容易燒起來,在蠟燭木的的原產地它被製作成燃燒用的木屑;蠟燭木也能用來做火炬,它燒起來就像蠟燭,能放出明亮的光芒。這塊木頭本身就是蠟燭本質的最完美的例子,或許這就是我能呈現給你的。這塊小小的木頭不只提供燃料,還能藉著燃燒演示化學作用、利用持續穩定供應的空氣顯現出光和熱;事實上,它就是一根天然的蠟燭。

我們必須先談商業製造的蠟燭。這邊有幾根蠟燭,通常稱為「浸製蠟燭」(dips)。製造方式為:把一團棉花纏成一個環,將環浸入融化的動物脂肪,拿出來陰乾後,再浸入脂肪;如此反覆動作,直到棉花上累積了一團動物脂肪。我手上的這些蠟燭會讓你對蠟燭的特性有些瞭解……它們實在又小又奇特。這些怪東西是以前礦工在煤礦坑裡用的蠟燭。古早的時候,礦工必須自己準備蠟燭,他們覺得小蠟燭在礦坑中比大蠟燭不容易引發爆炸;基於這個原因,以及經濟上的考量,礦工們做出不同重量的蠟燭……每磅有20304060支。之後蠟燭先是被一種叫做「鋼鐵廠」的燈所取代,然後又被戴維安全燈[1] 取代,接著還有其它類的安全燈。我手上有一支蠟燭,貝斯理上校跟我說是從皇家喬治號沈船上拿下來的。這根蠟燭沉在海中多年,受到鹽水的作用。但你看到這支蠟燭保存良好;即使它可能折損、斷裂得很嚴重,但點燃後還是可以正常燃燒,一旦蠟燭開始熔化,脂肪就重回它的自然狀態。

蘭貝斯(譯註:Lambeth,英國地名)的費爾德先生給了我很多漂亮的蠟燭圖片和材料;所以現在就來說說它們。首先,這是牛脂——牛的脂肪,它可以被製造成放在這兒的美麗物質,也就是硬脂蠟燭。這種方法是給呂薩克,[2]或是某個將方法告知給呂薩克的人所發明的。硬脂蠟燭不像一般油膩膩的牛油燭,它倒是蠻乾淨的;此外你還可以刮下、弄碎蠟燭滴下的東西,這些滴下的蠟也不會弄髒任何東西。給呂薩克製造蠟燭的過程如下:先將石灰加入脂肪後煮沸、將油脂做成肥皂,然後用硫酸移除石灰,並分解肥皂,就會留下脂肪重組過後的硬脂肪酸,同時也產生甘油。[3]甘油,是一種糖或類似糖的物質——從動物脂肪經過化學變化而產生,然後油從其中被擠壓出來。

你看到這裡有一堆壓製的塊狀物,顯示在持續增加壓力的情況下,雜質被漂亮地從脂肪混合物中移出,最後你會得到融化的物質,將它鑄造成我所演示的蠟燭。我手中拿著的是硬脂蠟燭,是我曾經告訴你的,從動物油得到的硬脂肪酸所製造而成的。這邊有根鯨魚油蠟燭,則是用抹香鯨油純化做成的。我還有一些黃蜜蠟和精製蜜蠟,都可以用來做蠟燭。另外還有一種奇特的材料,叫做「石蠟」,以及一些石蠟蠟燭,是用愛爾蘭沼澤裡的石蠟做的。我們還有來自更為偏遠地帶的材料呢,我這邊還有從日本帶來的蠟,有位朋友慷慨地送給我,這種蠟是製造蠟燭的一種新材料。

這些蠟燭是如何做的呢?我已經跟你說過浸製蠟燭,接著我將呈現模具是怎樣做的。讓我們想像蠟燭是由可塑材料做的。「可塑!」,「此話怎講?蠟燭會融化,如果你能融化蠟燭,那當然是可塑的東西。」事實並非如此。在製造蠟燭的過程中,為了讓成品具有所需性質所做的努力,已經使得製造蠟燭這件事發生始料未及的結果。蠟燭並不總是可塑的。純蠟的蠟燭無法被塑形,而需要某種特殊的方法;雖然我能在一兩分鐘內說完,但我不打算在這邊花太多時間。蠟燭中的蠟是易燃、易融化的,因此不容易被塑形。然而,我們拿個能塑形的材料過來。這兒有一個框架,上面綁著幾個模型。首先把燭蕊穿過這些模型。辮子形狀的燭蕊由紗布支撐,這種燭蕊不需要重複剪蕊。這條線穿到底端,就栓在底部固定;用小栓子拉緊棉花並堵住孔隙,如此液體就不會流出來。在頂端橫過一根小棒子,這根棒子拉張棉花且將棉線固定在模型裡面。然後,動物脂肪融化後流入模子裡。一定時間後,待模型冷卻,從一角倒出多餘的動物脂肪,清理一下,再剪掉燭蕊的尾巴。現在模型裡面只剩下蠟燭,再來你只須把它倒過來,像我這樣做,蠟燭就會滾出來,因為蠟燭是做成圓錐形的,上面比下面小;因為它的形狀,只要輕輕搖晃,蠟燭就會掉出來了。硬脂肪酸和石蠟的蠟燭也是依同樣的方法製造的。

蠟燭的製造方法很奇特。就像你在這邊看到的,框架上掛著很多棉花,末端覆蓋金屬物,避免棉花在這些地方被蠟蓋住。將這些東西放在裝著融化的蠟的容器上方。你看,框架可以翻過來;而當它們翻過來時,我們就拿一桶蠟澆灌第一個框架,接著澆灌下一個,再下一個,依此繼續。當製造蠟燭的師傅倒完一輪後,如果較早被澆灌的框架中的蠟已經冷卻,他便從頭再澆覆框架第二層蠟,如此進行,直到每個框架上的蠟都累積了足夠的厚度。當框架依此方法被蠟覆蓋、填滿到足夠的厚實程度時,便將它們取下並移到其它位置擺放。感謝費爾德先生慷慨提供,我這邊有幾個這類蠟燭的樣本,這些是半成品。覆蓋蠟的框架被取下之後,放在石板上捲起,用適當形狀的管子模塑出蠟燭的尖椎端,切平底部並整理乾淨。這道手續做得好,工人就可以用這個方法精確地做出4磅、6磅或其它重量的蠟燭。

然而我們不能在製造過程耽擱太多時間,我們必須進入正題研究蠟燭這個物質。我還沒跟你說到蠟燭豐美的視覺享受(因為在蠟燭世界裡真的有精品般的東西)。看哪,這些顏色多麼美麗,你看到偏紫的紅色、偏紅的紫色,以及最近發明的化學顏色都能在蠟燭裡見到。這裡有根精工雕刻,像是希臘石柱的蠟燭;我也帶來一些裴叟先生給我的蠟燭,這些蠟燭經過設計和裝飾,而當我點燃它時,你看到上方浮著一輪閃耀的太陽,下面像是一束捧花。然而,這些精緻漂亮的東西並不實用。希臘石柱型的蠟燭美則美矣,卻不好用;因為外型的緣故使得它們不好用。儘管如此,我還是讓你看看朋友送我的、不同種類的蠟燭,你就曉得現在的蠟燭可以做到甚麼程度,還可能做出哪些不同的成品;雖然,如我所說的,精緻的修飾會犧牲掉事物的本質。

n  觀察蠟燭的燃燒

現在來談蠟燭的光。我們將點燃一、兩支蠟燭,並讓它們持續燃燒,展現它們應有的功能。你觀察到蠟燭和油燈相當不同。使用油燈的時候,你把油注滿底盤,放進些許製備的棉花,接著點燃棉花的上端。當火焰往下燒到與油接觸時,火會熄滅,但是上頭會繼續燃燒。你一定會問說:為什麼油本身不燃燒,但卻會在棉花上端燃燒呢?我們現在就來檢視這個問題,不過蠟燭燃燒是一件更為神奇的事。現在有個沒有容器盛裝的固態物體;這個東西要如何爬上火焰燃燒的地方呢?這個固體要如何到達燃燒的位置,但又不會變成液體呢?或者說當它變成液體時,要如何維持在一起的狀態且不分散呢?這就是蠟燭神奇的地方了。

現在有些風,風對我們說明這個示範實驗可能有幫助,但我們也可能被燭火戲弄了;為了讓我們的演示不受干擾,也為了簡化整個過程,我需要一個穩定的燭火;在研究過程中假如出現預期外的干擾,我們就無法好好地做研究。週六晚上在菜市場可以看到賣菜、馬鈴薯或賣魚的小販,他們用一個很好的東西來避免蠟燭被吹熄。我頗為欣賞這個器具,他們在蠟燭周圍蓋上燈罩,上面有道滑軌支撐並鉤住燈罩,使用者可以就需要將燈罩滑上滑下。依照同樣方法使用燈罩,我們便能擁有穩定的火源,你可以看著、仔細檢視這穩定的蠟燭燃燒,我希望你在家裡也能這樣試試看。

首先,一個美麗的杯狀凹槽形成了。當空氣接近蠟燭時,蠟燭產生的熱氣流把空氣往上推,這股空氣冷卻了蠟、脂肪或燃料的外圍,讓外部邊緣溫度比內部中央低;火焰盡可能地沿著燭蕊向下燃燒,同時融化內部,但是外部並不會融化。假如我在一個地方施予氣流,蠟燭凹槽的壁將在另一側下垂,融化的液體就會流出來;因為萬有引力——讓這個世界得以聚合的力量——使液體保持水平,如果凹槽不是水平的,液體便會沿著溝槽流下。因此你曉得,這個凹槽的形成歸功於那美妙的、規則的上升氣流,它同時也使蠟蠋外部保持冷涼。沒有這個杯狀凹槽,其它燃料無法作成蠟燭;愛爾蘭沼澤的木頭是個例外,因為木材本身就像海綿,可以吸收燃料。

如果點燃我先前演示的漂亮蠟燭,你就曉得為什麼結果很糟糕;這些漂亮蠟燭形狀不規則、表面不連續,因此沒辦法好好形成凹槽的邊緣,而凹槽是蠟燭最棒的地方。現在我希望你能了解,一道程序的完美結局,就是他的實用性,是這整個過程中最美好的。普通的蠟燭並不漂亮,但是卻運作良好,也是對我們最有用的。美麗的蠟燭燃燒起來並不順利,在蠟燭壁上會出現溝槽,因為氣流不規律,隨之形成的凹槽也不好用。當蠟燭壁上淌下融化的蠟使某處變厚時,你會看到不穩定的上升氣流(我相信你會看到這些)。隨著蠟燭持續燃燒,在壁上形成突出的細柱,因為這根細柱高出旁邊的蠟或其它種燃料,空氣在這裡流動得更好,這邊的溫度會比較低,進而阻擋周邊的熱。一如其它事理,人類對於蠟燭的重大誤解將教導我們那些如果沒有實際經歷,便無從獲得的知識。我們聚在這裡,希望成為思想者,我希望你永遠記得,無論何時你看到一個結果,特別是新的結果時,你應該要問:「這是甚麼原因造成的?為什麼它會發生呢?」經過一段時間推敲之後,你就會找到原因。

我們還能從另一個點切入,回答關於蠟燭的問題,也就是研究蠟油從凹槽流出,由燭蕊往上到達燃燒位置的方式。用蜜蠟、硬脂肪酸或鯨油做成的蠟燭,燭蕊燃燒的火焰不會往下跑到蠟或其它地方,將整支蠟燭融化,而會保持在恰當的位置。火焰被下方的液體阻攔,不會侵毀凹槽的周圍。我想不出更完美的例子了,在此燃燒過程中,蠟燭的各個部分相輔相成。像蠟燭這種可燃物會漸漸燃燒殆盡,但又不會被火焰從外部入侵,是很棒的景象,尤其在你知道旺盛的火直接燒到蠟上的時候,蠟會被火焰催毀,當火靠得太近時,蠟也會被火焰變形。

n  燭蕊藉毛細作用,持續地將蠟燭融化並傳送到火焰

但火焰是如何取得蠟油以作為燃料的呢?這裡有個很棒的觀點——毛細作用。「毛細作用!」,或「毛髮間的吸引」,在我們還沒好好了解它真正的作用之前,不用太在意名稱;這是前人取的名字。因為毛細吸引的作用,作為燃料的蠟油被運輸、存放在燃燒進行的地方,這個過程不是任意的,而是被巧妙地安置在燃燒作用發生的中心。現在我要給你一、兩個毛細吸引的例子。這個動作或吸引力使兩個互不溶解的東西聚在一起。例如,洗手時你弄濕雙手、抹上肥皂,使皂液附著得更好,然後你發現手還是濕漉漉的。這就是待會兒我要說的那種吸引力。如果你的手沒弄髒(因為日常生活中,雙手通常是髒的),將指頭伸入溫水,水會些微地從手指頭向上爬升——很可能你以前還沒有注意過這件事情呢。

我有一個多孔的物質——一支鹽柱(圖1),然後我在盤子底部注入看起來像水但不是水的液體;這是飽和的鹽水,無法再溶解更多的鹽,所以你看到的作用並非溶解的緣故。我們將盤子想像成蠟燭,鹽柱當成燭蕊,鹽水則是融化的蠟。(我事先將鹽水染成藍色,好讓你看清楚作用過程。)現在我把液體倒進去,如果鹽柱不倒下的話,液體會升高、漸漸爬上鹽柱,越來越高;液體會爬到頂端,。如果這藍色的液體是可燃的,而且我們把一條燭蕊放到鹽柱頂端,當液體滲入燭蕊時就可以燃燒。觀察這種作用以及相關的細節是很有趣的。洗完手時,你拿毛巾擦乾雙手;因為這種濕潤的方式,水會沾上毛巾,蠟燭燃燒時,融化的蠟會爬上燭蕊。我認識一些不拘小節的男孩和女孩們(當然謹慎的人也會這樣做),把擦過手的毛巾丟在臉盆旁邊,沒有多久臉盆裡所有的水就被毛巾吸乾,滴得地上溼答答的,因為它剛好被丟在有水的臉盆,水因為毛細作用被吸引而滴到外面的地上。

圖1

我手上有個網紗做成的管子,裡面裝滿水,在這個過程中,就某方面來說,你可以把這容器視為棉花,或從另一個角度觀之,將它視為棉布。事實上,有時候燭蕊是用網紗做的。你會發現這管子是個可滲透的東西;因此我從上端倒水進去,會從底下流出來。以下問題可能讓你思索好一會兒,如果我問你:這管子的情形怎樣?裡面是甚麼?為什麼它會在那裡面?這根管子注滿水,但同時你也看到水進進出出,好像管子是空的。為了證明給你看,我只好將它倒出來。原因是這樣子的:網子一直是濕的,篩孔很小,以至於液體從這端被強力吸引到另一頭,所以管子裡一直有水,即使管子是有開口的。利用相似的方法,融化的動物脂肪粒子爬上棉花並到達頂端;其它粒子因為相互吸引的作用跟隨在後,當它們到達火焰燃燒的地方時,也加入燃燒。

接下來也是同樣的原理。看看這根樹枝。我在路上看過一些男生把樹枝點火,假裝是雪茄,學大人的樣子抽菸。他們能這樣做,是因為樹枝單向的可滲透性,也是因為毛細管現象。如果我把這根樹枝放在盛有樟腦精的盤子(大體而言,樟腦精的性質和石蠟類似),一如前面藍色液體滲入鹽柱的道理,樟腦精會滲入這根樹枝。因為旁邊沒有毛孔,所以液體無法往那方向去,但是一定會流經整根樹枝。液體已經流到樹枝頂端了;現在我可以點燃它,就跟蠟燭一樣。因為樹枝的毛細現象,液體會往上爬升,就像在蠟燭裡面的棉花一樣。

為什麼蠟燭不會把燭蕊周圍都燒掉呢?唯一的解釋是:融化的動物脂肪把火滅掉了。你知道,如果把蠟燭倒過來,想讓作為燃料的蠟油流到燭蕊,蠟燭反而熄滅了。原因在於火焰來不及加熱蠟油到足夠的溫度好燃燒起來,在前面成功燃燒的例子中,只有少數蠟油被帶到燭蕊,並且在燭蕊上還有熱。

n   重新點燃熄滅的蠟燭

關於蠟燭,還有一個現象可以讓你理解蠟燭運作的原理,也就是蠟油作為燃料燃燒後,產生煙霧的情形。為了讓你了解,我來演示一個很棒,但也很平常的實驗。如果你迅速地吹熄蠟燭,會看到餘煙裊裊升起。我知道你經常聞到蠟燭熄滅的煙味,不太好聞;如果你能靈巧地吹熄,便能清楚看到煙霧中有轉變過的固體物質。我接下來要吹熄這些蠟燭,不讓我連續的呼吸擾亂蠟燭周圍的空氣;而現在,如果我拿一根點火棒,距離燭蕊大約5公分遠,你會看到一串火苗沿著煙霧爬上蠟燭(圖2)。我最好手腳俐落些,如果我的動作太慢,煙霧就有時間冷卻進而凝結為液體或固體,可燃物質的流動就會受到妨礙。

圖2

n  氣流對火焰形狀的影響

接下來,我們要談到火焰的形狀或形態。也就是蠟燭中的物質爬上燭蕊後所產生的,只有燃燒或火焰那無可比擬的美和亮光。黃金、白銀耀眼迷人,紅寶石、鑽石、珠寶更是光彩奪目;但它們都不如火焰出色動人。哪顆鑽石能閃耀如火呢?夜裡鑽石的光輝尚須向火焰借光。火焰在暗夜裡閃耀,除非火焰照上鑽石,它才得以展豔。蠟燭只為自己、依靠自己發亮,或是為那準備蠟燭的人工作。現在我們來觀察玻璃燈罩裡火焰的形狀,它的形狀穩定且均勻。其形狀如圖3所示,火焰的外形隨著氣流擾動變化,也依據蠟燭大小而變。

圖3

這是個光亮的橢圓形,上面比下面亮,燭蕊在中間;除了燭蕊比較暗之外,在底部還有更暗的部份,這部份的燃燒不像上面那麼完全。我這裡有張圖,幾年前由虎克[4]所繪製的,那時他正在做這方面的研究。這張圖畫的是油燈的火焰,但也適用於蠟燭的火焰。蠟燭的凹槽就如同盛放的器皿或檯座;融化的鯨油則可視為燃油;而蠟燭和油燈都有燈蕊。在燈蕊上點起小小的火苗,然後發生了一件事:有些你看不到的物質從火焰升起,假如你沒有聽到前面的演講或不熟悉這主題,你就不知道有這些物質。

虎克描繪出火焰周圍非常關鍵、無時不在的氣流。我們的蠟燭有股氣流成形並拉長火焰;你所見的火焰被拉得很高,就像虎克在圖上畫的氣流延展的形貌。你可以把點燃的蠟燭拿到陽光下,讓它的陰影投射到一張紙上,或許就能看到我所說的樣子。這是多麼神奇呀,自身亮得足以使其它東西產生陰影的,也會在紙上被投出陰影(圖4),如此你就能確實看到周圍不屬於火焰本身的氣流,而這氣流上升並拉高火焰。現在我要把電池裝上電燈,好模擬太陽光。你現在看到我們的太陽和它的亮光;在光源和屏幕中間放置蠟燭,就得到了火焰的影子。你觀察到蠟燭和燭蕊的陰影;接下來是如圖所示(圖4)的一片微暗的區域,還有一塊較遠的區域。挺神奇的是,從影子觀察到火焰最暗的地方,實際上是最亮之處;這邊你看到熱空氣往上流,一如虎克畫的那樣,這股氣流拉長火焰、供應空氣並冷卻融蠟的凹槽圍牆。

圖4

我再更進一步演示,讓你們看看火焰如何因為氣流而上升和下降。我這裡有一具火焰——這不是燭火——但無疑地,它和燭火所受的影響是一樣的。我現在要做的是將上升的氣流改變為下降氣流。我可以藉由面前這個裝置輕易做到(圖5)。

圖5

如我剛才所說,這火不是燭火,而是酒精燃燒的火,所以不會產生很多煙。我也用某種物質為酒精染色,如此你才好追蹤它的軌跡;假如沒有染色,你就看不清楚,也就難以追蹤其軌跡。點燃酒精,我們製造出火焰,接著你觀察到,把火焰舉在空中,它自然會上升。你相當瞭解為什麼在一般環境下火焰會往上升:是因為這股協助燃燒的空氣的流動造成的。但是現在我把火焰向下吹,你看,我讓火焰往下進入這個小煙囪,氣流的方向被改變了。在這堂演講結束前,我們應該讓你看看一種燈,它的火焰往上升,但煙霧卻向下降,或是火焰下降但煙霧上升。我們可以改變火焰的方向。

我得提醒你幾件事。大部分你看到的火焰,其形狀受到周圍不同走向的氣流所影響;如果需要的話,我們可以控制火焰,這樣它們看起來像是固定的,而且我們可以對它照相——實際上我們有必要照下它們——這樣它們才能固定,好讓我們得到所有關於火焰的知識。不過,這不是唯一我想提醒你的。如果我升起一團大火,它的形狀便不會這麼一定、這麼齊整,但它的火焰卻迸發出相當的活力。我將援用另一種燃料,也可以如實地代表蠟燭中的蠟油。我有一大團棉花,用來作為燭蕊。將這團棉花浸入酒精液體並點燃之後,它和普通蠟燭有甚麼不同呢?啊,它們差異可大了,這東西燃燒時生氣勃勃且充滿活力,它的美、它的生命在在不同於燭光。你看到那些美妙的火舌升起。這團火從下到上均勻地燃燒,除此之外,它還擁有引人注目的、迸發的火舌,這是蠟燭燃燒看不到的。

為什麼有如此不同呢?我得向你解釋,完全理解之後,你就可以更順利地與我繼續接下來的課題。我猜在座已經有人嘗試過我要演示的「吞龍」[5]實驗了。要瞭解火焰的原理以及燃燒的歷史,我想不出比吞龍更好的方法了。首先,這裡有個盤子;在玩吞龍時,你應該先有個溫過的盤子;還有溫的葡萄乾和溫的白蘭地。當你將酒注入盤子,你就有了凹槽和燃料;葡萄乾的作用,不就像是燭蕊嗎?現在我把葡萄乾丟入盛著酒的淺盤,點火使之燃燒,你會看到我所說的漂亮火舌。空氣從盤子邊緣流入,形成這些火舌。為什麼呢?因為氣流的力量和火焰運動的不規則,空氣無法均勻地流入火焰。因為氣流流動不規則,本來應該是單一的火焰,被分成了各自獨立的火焰。事實上,我們可以將它看作好多根蠟燭。你看見盤子裡同時長出好幾道火舌,每道火焰形狀不一,我們不應該因為它們同時出現,便將其視為同一道火焰。絕對不會有一道火焰,它的形狀像是從盤中升起的那個樣子。這團火由許多獨立火焰組成,此起彼落相當迅速,肉眼無法區別,這張圖(圖6)演示火焰組成中的不同部分。很可惜,我們才玩過吞龍的遊戲,這堂課就要結束了;但在任何情況下我都不能耽擱您的時間。將來我該學習,多把時間用在探索事物的原理,避免在這些演示上佔用太多的時間。

圖6

[1] 戴維安全燈(Davy-lamp),19世紀英國科學家戴維爵士(Sir Humphry Davy, 1778-1829)發明;可在漫佈甲烷等可燃氣體的礦坑中使用,是專為礦坑照明安全而發明的照明器具。戴維爵士為19世紀英國科學家,因為電氣化學的實驗和戴維安全燈的發明而聞名,1803年成為英國皇家學會的一員。

[2] 給呂薩克(Joseph Louis Gay-Lussac, 1778-1850)法國物理化學家,專長於氣體性質之研究。

[3] 石灰溶於水成為鹼性的熟石灰,熟石灰與脂肪反應產生甘油及硬脂肪酸的鹽,也就是肥皂:

2C3H5(C18H35O2)3 + 3Ca(OH)2 → 2C3H5(OH)3 + 3(C17H35COO) 2Ca

上式中的肥皂,因為鈣離子的關係不易溶於水,其實是皂垢。肥皂和硫酸反應產生硬脂肪酸:

(C17H35COO) 2Ca + H2SO4→ 2C17H35COOH + CaSO4

硬脂肪酸製造的蠟燭比動物脂肪製造的蠟燭堅硬。給呂薩克於1811年申請了製造蠟燭的專利,它的製造方式可以移除反應過程中產生的甘油,這種蠟燭燃燒時少了惱人的氣味,也比較沒有黑煙。

[4] 虎克(Robert Hooke, 1635-1703),英國科學家,為英國皇家學會一員,在物理學、生物學上卓有成就。

[5]吞龍(snapdragon),16-19世紀盛行於英國地區的聖誕節遊戲。在盤中放置葡萄乾和白蘭地酒,點火燃燒白蘭地酒後,眾人以手搶葡萄乾,並放到嘴中吞下。因為白蘭地燃燒時製造出藍色火焰,通常會在昏暗燭光下或關燈後進行遊戲。

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