為何火焰無法穿過金屬網孔

真相追追追

中學化學實驗課首次使用本生燈之前,教師都會介紹如何調整火焰

瓦斯爐也有調節燃氣混合比的旋片

想當年在學校學到如何調整本生燈火焰的技巧後,回家一看瓦斯爐的火焰並無呈現內焰形狀,於是就動手轉了一次空氣入口處的旋片直到火焰發出嘶吼聲。當時曾疑惑於為何火焰不會往下延燒進入混合管中,想說會不會由於混合管中的瓦斯濃度不對才燒不進來,於是做了一個很愚蠢的實驗,直接拿一根點著的火柴深進混合管內來試圖點火驗證。結果轟然一聲,火焰就從一次空氣入口處噴了出來!然後就看到這個瓦斯爐變成「火焰只在混合管中燃燒而火焰孔上方的爐火卻熄滅的狀況」,於是我就得出一個結論→火焰無法穿過火焰孔,無論是從上往下延燒或是從下往上延燒。當時還不知道機制為何,直到多年後看到以下實驗才恍然大悟↓

就是因為金屬爐具的導熱性良好,一旦火焰企圖穿過微小孔道而延燒出去時,由於導熱面積增大,氣體就會被迅速冷卻,以致於溫度降到燃點以下而被熄滅,這就如同於裝設於天燃氣管線中的阻火器能阻止火焰蔓延的機制

下列實驗沒有安裝阻火器,若從上方點火,可以看到火焰從左方噴出

下則影片則是安裝了阻火器,火焰由右方點燃,從左方噴出的僅是未燃的氣體

回來看第一則影片剛開始時提及礦工使用的 戴維燈Davy lamp )

由於火焰只能在金屬網內燃燒而無法蔓延至金屬網外面,因此若遇上礦坑內有煤氣洩漏時,不僅這個明火燈不會造成礦坑內煤氣爆炸,甚至還可以用於警告礦工以採取避難措施。因為煤氣會隨同空氣進入這個戴維燈的金屬網內,使得火焰的高度升高,所以只要看到火焰高度升高就代表應該撤離了;至於火焰高度變低也是一種警訊,表示該空間的氧氣濃度下降,因此這個燈具除了可以當作照明使用,更重要的是當作安全警示裝置,而發明這個燈具的人就是鼎鼎大名被譽為「無機化學之父」的 漢弗里·戴維