火花（火）

東京で屋根を切る際に火花が散る

火花は白熱粒子です。^[1]火花は花火、金属加工、または特に木材を燃やすときの火災の副産物として発生することがあります。

花火

花火では、木炭、鉄粉、アルミニウム、チタン、マグナリウムなどの金属合金を使用して火花を起こすことがあります。^[2]発生する火花の量と形は、金属の組成と自然発火性によって決まり、火花試験によって金属の種類を特定することができます。鉄の場合、炭素鋼のように炭素が含まれていることが必要で、大きな火花を起こすには約0.7%が最適です。炭素は熱い鉄の中で爆発的に燃え、きれいな枝分かれした火花を起こします。^[3]花火で使用される火花の色は、火花の原料となる材料によって決まりますが、特定の材料に異なる化合物を加えることで、火花の色にさらに影響を与えることもできます。火花の基本的な色は、赤/オレンジ、金（黄色）、銀（白）に限られています。^{[2]これは、固体粒子からの発光によって説明されます。固体粒子から発せられる光は、}黒体放射によって定義されます。火花の温度は金属の反応性によって制御される。反応性の高い金属ほど火花は高温になる。電気陰性度は温度を推定し、ひいては火花の色を推定するのに役立つ指標であることがわかっている。^[2]黒体放射とは異なる色を得るには、金属の気相燃焼が必要である。典型的な例は亜鉛で、沸点は1,180 K (910 °C; 1,660 °F) と比較的低い。亜鉛火花は珍しい青みがかった/緑がかった白色の外観を示す。^[2]エルビウム粉末からは珍しい火花が得られる。これらの火花は表面燃焼と気相燃焼を切り替え、それに応じてオレンジ色 (黒体) と緑色 (元素固有) の放射を切り替える。^[4]色の変化はエルビウムの中程度の沸点に基づいており、エルビウムは気相で部分的にのみ燃焼する。

隣接する希土類元素であるツリウム、ルテチウム、イットリウムも色が変わる火花を形成できますが、同じ火花の両方の相の視認性は、金属の沸点が低い (Tm) か高い (Y、Lu) ため、それほど顕著ではありません。^{[5]少なくとも 1 つの低沸点金属を含む} 合金を使用して、火花の色を制御できます。^[6]低沸点成分は気相で蒸発して燃焼し、高沸点金属はキャリアとして機能します。気相では、明るい元素固有の発光が発生します。たとえば、共晶イッテルビウム-銅合金は長い緑色の火花を形成し、燃焼するリチウムシリサイドは長い赤色の火花セグメントを示します。^[6]火花の存在期間は粒子の初期サイズによって決まり、サイズが大きいほど火花が長持ちします。^[2]

熱伝導率の低い金属は火花を散らすのに特に優れています。チタンとジルコニウムはこの点で特に優れているため、現在花火に使用されています。一方、銅は熱伝導率が高いため火花を散らすのに適していません。このため、ベリリウム青銅などの銅合金は火花が散らない安全器具の製造に使用されています。^[7]

火打石と打ち金

ロバート・フックは火打石と火打ち金を叩き合わせて生じる火花を研究した。彼は火花は通常、赤熱した火打ち金の粒子が溶けて球状になったものであることを発見した。^{[8]これらの火花は}火口に点火して火を起こすのに使用できる。 ^[9]

植民地時代のアメリカでは、火打ち石と火打ち金は、より簡単な方法が失敗したときに火を起こすために使用されました。焦がしたリネンは、火花を捕らえて火を起こすための火口としてよく使用されましたが、良い火花を出すには長い時間がかかりました。回転する鋼鉄の車輪が火打ち石に噛み合うと、良い火花の流れが生まれ、これを目的とした火口箱はミルとして知られていました。^[10]

現代のライターや火打ち金では、鉄にセリウムやその他の希土類元素を混ぜてフェロセリウム合金を作ります。これは削るとすぐに火花が出て、鋼鉄よりも高温で燃えます。ライターの燃料の蒸気に点火するには、この高温が必要です。^[11]

金属加工

鉄から鋼へのベッセマー変換やアーク溶接などのプロセスによって金属が加熱されると、溶融金属の火花が発生する可能性があります。

アーク溶接は、電極と母材の間に低電圧・高電流の電気アークを発生させ、溶接点で金属を溶かします。このとき、火花が発生することがよくあります。火傷のリスクを減らすために、溶接工は厚手の革手袋と長袖のジャケットを着用し、極度の熱、炎、火花にさらされないようにします。スポット溶接では、接触している金属表面が電流の流れに対する抵抗熱によって接合されます。接合されている部品から溶融金属の液滴の形で火花が飛び散るのはよくあることです。^{[12]または}スポット溶接の抵抗加熱。^[13]

火災と火花防止装置

上昇気流が燃料の粒子を空中に運ぶため、火災により火花が発生することがあります。これは蒸気機関車では大きな問題で、特に機関車が石炭ではなく木材を燃やしていた場合、火花が周囲の地形や列車自体に火を付ける恐れがありました。^[14]この危険な障害を防ぐために、さまざまな火花防止装置が発明され、取り付けられました。^[15]

蒸気機関や内燃機関などの他の燃料燃焼エンジンの煙突や排気口にも、作動中に火災の危険がある場合には火花防止装置が取り付けられることがある。例えば、トレイルバイクには遠心式火花防止装置が取り付けられており、熱く燃える煤を捕らえる。^[16]

象徴主義

火花が炎や大火災の源であることの重要性は、例えばレーニンの新聞『イスクラ』の名称や標語に明確に表れています。火花の比喩は、ストア哲学^[17]以来、そして最近ではジャック・ラカン以来、哲学で頻繁に使用されています。「創造的な火花」は、比喩自体に固有のものであると考えられるようになりました。^[18] ハシディズムの哲学には、イサク・ルリアのカバラに由来する聖なる火花 ( nitzotzot )の教義があり、創造の散り散りになった光を集める義務があります。^[19]

ヨブ記（ヨブ記5:7）には、「火花が舞い上がるように、人は災難に生まれる」と書かれている。ここでジェームズ王訳の翻訳者が火花という言葉を使ったのは、文字通りの意味ではなく詩的な意味である。^{[20]火花は、カナンの雷と疫病の神}レシェフの息子であると一部の翻訳者が特定している。^[21]

参照

参考文献

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