理化教學常常受限進度與時間不一定能整節做活動，常常只利用下課前個"十分鐘科學" 。這天，為了補拍一些相片(順便出清手邊的仙女棒)，就帶導師班學生做個十分鐘的小實驗”透透氣”，觀察仙女棒。

仙女棒適合談氧化與反應速率。物質與氧結合的化學反應稱為『氧化』，生鏽是緩慢氧化，燃燒則是物質快速氧化並產生光和熱。仙女棒的鐵絲不會燃燒，外層金屬粉末(如鐵粉)卻會燃燒並產生金黃色的火花，這是因為粉末與空氣的接觸面積增大，而使氧化反應變激烈。（附註：反應的快慢稱為『反應速率』，除了受顆粒大小(表面積)影響外，也與物質本身活性有關，其它如增加反應物濃度、提高反應溫度或加入催化劑(或助燃劑)等，都能加快反應速率。）

學生好奇的是~『為什麼它的火光會像小星星一樣，前端出現分岔？』

『為什麼仙女棒會有分岔的火光？』以前曾在文章仙女棒教學篇~仙女棒的觀察與聯想 推測：『…可能是因為仙女棒上的金屬粉末是透過黏著劑附著在棒上，在燃燒仙女棒的同時，一團團金屬粉末表面先燃燒、飛濺開，等到燃燒到一定的程度後，內部再度燃燒，才會形成二度爆炸…』當時的想法是來自煙火的二次爆炸，直到最近，再好好檢視仙女棒，卻發現這樣的推測顯然需要修正，因此透過這篇重新審視這個問題。在網路上找到一個慢動作的仙女棒火花影片(影片斷斷續續傳得較慢，建議先暫停傳到1/3再觀看)：

『除了仙女棒燃燒，哪些情況會出現分岔的火光？』金屬(特別是鐵器)削切加工、擦撞時會產生火花，也是會有類似分岔的結果，這火光讓我想起仙女棒，或許二者之間有關連。透過資料搜尋發現，發現在機械系有所謂的『火花試驗』：將鋼棒加一定之壓力在高速旋轉的砂輪摩擦，可由產生的火花特性，迅速鑑定鋼料的種類及化學成份。

『金屬摩擦過程為何會產生光亮的線條？』鋼料被砂輪磨出許多微細的粉屑，摩擦產生高熱，高溫的粉屑沿砂輪面之切線方向快速噴出，粉屑與空氣接觸而氧化使溫度更高，於是在空中形成一條條的光亮線條(流線)。

那麼，『為何光亮線條上還會生出像爆炸的分岔火花呢？』在第一個慢動作的仙女棒影片中沒有看到流線(流線應該來自視覺暫留)，而爆炸似的分岔看得非常清楚。原來，這與粉屑中含碳有關。高溫使噴出粉屑內的碳燃燒產生二氧化碳，高壓膨脹的氣體由鐵屑氧化膜表面噴出或破裂，因此產生分枝(火花)。

含碳量不同會影響火花爆裂程度，含碳量愈多，火花長度愈短、流線愈多且爆裂。不同的合金粉末也會因為燃燒氧化程度不同而產生不同型態的火花。 附註：關於火花試驗參考資料請見這裡，投影片前14頁；而金門農工在43屆也有一份相關的科展研究：探索金門鋼刀的奧秘－利用火花試驗探討鋼刀的材質特性

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回到最初的問題：『為什麼仙女棒會有分岔的火光？』仙女棒表面並非緊密，因此燃燒時高溫粉末往外飛濺，在空中氧化燃燒先形成光亮的線條，高溫再進一步使粉末內的碳與氧燃燒形成二氧化碳，而這些二氧化碳使鐵粉往不同方向爆開，因而使火花形成像小星星般的分岔效果。 

仙女棒的線條短，分岔多，顯然含碳量不低呢！

之前仙女棒文章(尚在yahoo)：仙女棒教學篇~仙女棒的觀察與聯想 、仙女棒DIY篇~自製的『魔』女棒 ；鐵的生鏽~為什麼一定要有氧和水？與鐵氧化有關的文章：氧化不簡單(1)~鐵的燃燒與生鏽及其系列文。

分類：科學五四三 2011/10/27 14:41