何当共剪西窗烛 作者:麻庭光
古诗深含亲与爱
君问归期未有期,巴山夜雨涨秋池。
何当共剪西窗烛,却话巴山夜雨时。
这是李商隐脍炙人口的抒情短章,是诗人写给远在北方的妻子的。当时诗人被秋雨阻隔,滞留荆巴一带,妻子从家中寄来书信,询问归期。但秋雨连绵,交通中断,无法确定,所以回答说:君问归期未有期。这一句有问有答,跌宕有致,流露出诗人留滞异乡、归期未卜的羁旅之愁。诗人与夫人王氏伉俪情深,时刻盼望能速归故里,与妻子共坐西窗之下,剪去烛花,深夜畅谈。而此时,只能苦苦思念。诗只有四句,却情景交融,虚实相生,既包含空间的往复对照,又体现时间的回环跳跃。“何当”为设想之词,设想由实景而生,所以第二句中的巴山夜雨成为设想中回忆的话题,令“却话巴山夜雨时”成为巧妙的抒情诗句。
李商隐一生并不得意,夹杂在晚唐的党争漩涡之中,屡屡遭贬,时运不济。但是,他观察事物有独特的视角,剪烛这样的一件小事,让他描写得非常贴近生活和饱含深意,成为千古绝唱。不过,蜡烛是典型的燃烧过程,可以用来解释很多燃烧现象。英国的伟大的实验化学家法拉第,在几十年的时间里,以蜡烛为主题和切入口,解释很多生活中的现象和自己的研究心得,为作科普宣传。短短一根蜡烛,确实包含了燃烧和安全方面的重要话题,这里简单分析一下烛芯的作用,深入探讨蜡烛可以表达的消防常识。
蜡烛燃烧靠过程
在蜡烛发明之前,古人或者令奴隶持火炬照明(如甲骨文中的光字就是典型
的象形文字,单人持炬,发光照明),或者使用油灯(古灯字,从火从登,后者
又从豆,大概是火苗像豆,早期的油灯也是称作豆的)。那么使用蜡烛和油灯在
燃烧方面有什么不同之处呢?油灯是燃烧液体的灯油,而蜡烛则是燃烧固体的蜡。
如果要当作照明的燃料使用,两种燃料的共同特征是不能像汽油那样,一点就着,
如果是这样,燃烧就容易失控了。所有的民用燃料都需要燃点低于环境温度,否
则就有自燃和爆炸的危险。美国人德莱克在宾州发现石油之后,首先想到的用途
居然是当作药物使用(美国当时的社会也是江湖郎中和骗子横行的局面),其次
就是当作照明用油。比起当时广泛使用的5美元一磅的鲸鱼油来说,石油中提取
的照明用油只有8美分一磅,因此在照明领域得到广泛的应用。不过,当时提炼
技术不过关,所以经常会发生照明用油混入了低燃点的挥发分(如汽油的成分),
因此经常会发生油灯爆燃爆炸事故(对此欧亨利的小说中有很多描写,骗子卖沙
子作灯油的防爆添加剂,效果几乎没有。)。
和油灯相比,蜡烛的发明是一件非常重大的事件。油灯需要准备储油容器,
蜡烛是固体,因此不需要额外容器。容器的清洁工作相当麻烦,所以蜡烛的最大
好处是干净清爽。其次,油灯打翻了,灯油到处蔓延,有火灾失控的危险,而蜡
烛打翻了,却只有少量燃料泄漏,便于及时控制。所以蜡烛的其次便利是安全,
失火的可能性大大减少。第三,油灯在灯芯周围有大量的未燃烧挥发分损失(因
为灯芯向容器散热有损失),而蜡烛的传热没有容器的帮助,因此未燃烧损失的
挥发分少,因此比较经济。古代为了克服油灯的散热问题,设计了所谓的省油灯,
就是用中空的水冷夹层来冷却容器壁,减少挥发分损失,不过结构复杂,并没有
得到广泛的应用。
为了安全需要采用高燃点的燃料(没有外来的能量,如炉膛中的辐射作用,
就不能燃烧),因此蜡烛或油灯的燃烧都需要借助于烛芯来进行,火焰只在烛芯
上烧着,烛芯以外的火焰都被燃料本身冷却熄灭了。在蜡烛或油灯的烧燃过程中,
燃油都是借毛细作用,自油槽中沿烛芯向上送到火焰燃烧的部分,当燃油抵达上
端时,就开始气化。 毛细作用是由于液体分子之间有表面张力,在微小的空间
里,液体表面的张力表现为毛细作用力,把燃料带到可燃烧之处,而且受热相变,
维持燃烧的进行。将湿毛巾的一端浸入一盆水,另一端悬空,则盆水会源源不断
地湿润空中的毛巾,直到一盆水用光为止。 其中用来克服重力的令水分在毛巾
中上升的力量,就是毛细作用力。
一般蜡烛在燃烧时,在顶端会形成一个浅槽,槽内装满了熔化的蜡油,其作
用相当于油槽。蜡烛燃烧时产生的热气将空气向上推,在烛顶附近靠边缘的蜡,
由于接触较冷的空气,使熔化的蜡油冷却下来,因而在烛顶形成杯槽,如果烛芯
位置不正,没有位于中央,或者蜡烛没有竖直站立,在重力的作用下,蜡油向外
向下流失,就会形成“蜡烛有心多流泪”的局面。所以杯槽是因持续上升的热气
流作用而形成的,这种作用造成空气对流,结果是热空气沿烛顶上升,冷空气自
周围进来,这种稳定的局面需要蜡烛的位置正确才能够加以维持。
时时剪烛维稳定
安全燃烧的过程,需要有烛芯来帮助进行可控制的燃烧。这里就产生一个深
刻的话题,为何总要剪烛芯?为何现代的蜡烛不需要剪烛。一般的解释是:蜡烛
燃烧时间过长会引起烛花现象,也就是火苗会跳动,必须剪短烛心才能保持烛火
苗不动。 这是不完全的解释。火焰过大,还会造成混合不完全,局部温度不足
以维持燃烧的完全进行,因此有大量的烟黑产生。因此,剪烛还有减少烟黑生成,
防止污染墙壁的功能,以及防止火焰过大而导致传热过量,破坏了油槽的传热平
衡,造成蜡烛多流泪,燃烧时间短,因而不经济。
为何火焰会跳动?这是所谓的流动失稳的问题。当提供燃料的烛芯过长时,
提供的燃料多,放热量大,因而产生的羽流量大, 卷吸的气流量大, 羽流产
生的涡流频率如果与燃烧系统的固有频率发生共振,就会产生火焰上下跳动的现
象,照明的效果非常不好。
那么,现代的蜡烛是如何解决这一问题的呢?1820年,法国人强巴歇列发明了三根棉线编成的烛心,使烛心燃烧时自然松开,末端正好翘到火焰外侧,因而可以完全燃烧。现代蜡烛通常在烛芯中加入一根细微的金属线或混入金属粉,点燃以后的烛芯,在自重的压力下弯曲,顶部直接暴露在蜡烛火焰的外焰高温部分(外焰温度高于内焰温度,这是初三化学的入门常识,对于扩散火焰来说,外焰是反应区,内焰是混合区或准备区。),自动被高温火焰切除多余的部分。这样我们现代人就不必再需要时时剪烛来维持蜡烛的稳定燃烧了。
烛芯虽小作用大
很多冲向火场的消防队员注意到,浇在地毯上的油类比浇在水泥地面的油类
燃烧更猛烈,火焰高度更高(即燃烧放热量大)。一般的解释是,由于有毛细作
用,地毯上的油类更容易到达火焰燃烧。这种解释是非常不足的,毛细作用是一
种典型的传质现象,毛细作用下的传质并不能超过无障碍传质的水平,只有在外
部有流动的作用下,地毯的作用相当于肋片,才有增加传质作用的可能。对于燃
烧来说,关键是能量的限制要满足。所谓的火场中的烛芯效应,是指由于多孔介
质(烛芯)的存在,向底层的传热损失被禁止,所有的热量都保留在烛芯表面,
所以有烛芯的燃烧相当于没有深层传热损失的稳定燃烧,所以要比正常有传热损
失的火焰大一点,但不是没有限度的,关键是能量守恒。能量守恒是决定火焰大小的最关键因素,传质条件是次要的。
只有了解了燃料特征和燃烧的过程,才能够深入认识剪烛的必要性。有道是,固体燃料多安全,燃烧进行赖烛芯;时时剪烛维稳定,剪烛西窗话消防。 {有删节}