第九章论爆燃

我在第一部分第九章已经指出，氧气与其他物体化合时并不一定放弃它处于气体状态所含的全部热素。它几乎携带着其全部热素与其一起参加化合形成硝酸和氧化盐酸；以致在硝酸盐，尤其是在氧化盐酸盐中，氧气在某种程度上仍处于氧气状态而被凝结，并被迫处于它所能占据的最小体积状态。在这些化合物中，热素对氧施以恒久的作用，使其恢复到气体状态；因

此只不过非常轻微地粘附着，最小的外力都能使其游离；而且，一施加这种力，它常常瞬即恢复气体状态。这种由固态向气态的快速过渡称为起爆

（detonation ）即爆炸（ fulmination ），因为它常常伴有响声和爆发

（explosion）。爆燃（deflagration）通常靠炭与硝石或氧化盐酸草碱的化合引起；有时加硫助燃；火药制造术所依靠的，就是这些配料的比例以及适当的混合处理。

由于用炭爆燃使氧变成碳酸而不是氧气，因此就离析出碳酸气，至少按恰当比例混合了时是如此。在用硝石爆燃时，还离析氮气，因为氮是硝酸的组成元素之一。

然而，这些气体的突然瞬时离析和膨胀，不足以解释一切爆燃现象；因为，假若这是唯一的操作动力的话，那么，在给定时间内离析的气体量愈多，火药就总是按比例地愈强，而这却总是与实验不符。我试验了若干种，虽然它们在爆燃过程中放出的气体比普通火药爆燃过程中放出的少六分之一，但产生的效果却几乎是普通火药的两倍。起爆时离析的热素的量似乎对产生的膨胀效果起的作用很大；因为，虽然热素实际上穿透每个物体的微孔，但它只能逐渐穿透而且是在给定时间内穿透；因此，当同时离析的量太大不能穿透周围物体的微孔时，它必定就会以与普通弹性流体相同的方式起作用，毁灭阻碍其通路的一切。当火药在加农炮中点火时，这就必定发生，至少在一定程度上发生；因为，虽然金属可让热素渗入，但同时离析的量太大不能通过金属的微孔，因此它就必定尽力到处逃逸；由于除了炮口之外到处的抵抗力都太大不能战胜，这种努力就用来发射炮弹。

靠粒子之间施加的这种推斥力，热素就产生了另一种作用；它使爆燃时离析的气体以与产生的温度成比例的力度膨胀。

火药爆燃过程中，水极概然被分解了，而且，提供给初生态碳酸气的氧极概然由它产生。如果是这样的话，那么，膨胀并且对爆发力起作用的瞬时爆燃中，必定离析出大量的氢气。如果我们考虑到一品脱氢气只重一又三分之二格令，那么就容易想象，这种情况必定会极大地增强力的效果；因此，非常小的重量必定占据非常大的空间，而且它在液体存在状态向气体存在状态过渡中必定施加巨大的膨胀力。

最后，由于火药爆燃过程中部分未分解的水变成蒸气，而且，由于处于

气体状态的水占据的空间比其处于液体状态所占据的空间大一千七百或一千八百倍，因此，这种情况必定也对火药的爆发力起很大作用。

我已经就混有炭和硫的硝石在爆燃过程中离析出的弹性流体的本质做了许多系列的实验，还做了一些混有氧化盐酸草碱的实验。这种探究方法导致了还算得上是精确的关于这些盐的组成元素的结论。这些实验的一些主要结果以及由它们引出的关于硝酸分析的结论刊载于外地哲学家们向科学院提交的论文集的第十一卷第 625 页。后来，我弄到了更方便的仪器，我打算大规模地重复这些实验，由此我将获得更精确的结果；不过，以下是我迄今所使用的方法。我要非常严肃地建议，在处理含硝石、炭和硫的任何混合物，尤其是用氧化盐酸草碱与这两种材料混合于其中的那些混合物时，要十分谨慎地重复这些实验中的某些实验。

我利用长约六吋、直径约五或六吩的枪管，将一个铁钉牢固地钉进枪管的火门并使铁钉逐渐与火门相合而塞住火门，滴进一点白铁工的焊料以防止可能有空气放出。将磨成无形粉末并用适量的水调成糊的已知量的硝石和炭的混合物或其他任何能爆燃的混合物装进这些枪管。每一份导入的材料都必须用直径几乎与枪管直径相同的撞杆塞下去，枪口处留下四或五吩空着，装料末端加上约二吋的速燃导火索。此实验中的唯一困难，尤其是当混合物中含有硫时的困难，是发现适当的湿润度；因为，如果糊太湿，它就不会着火，而如果太干，爆燃就容易过快甚至危险。

当不打算让实验十分精确时，我们就将导火索点火，当即将燃至装料时，我们就将枪放到气体化学装置中充满水的大玻璃钟罩之下。爆燃在水中开始并继续，气体随混合物干燥程度的大小而或快或慢地离析。只要爆燃在继续，就必须使枪口稍微向下倾斜，以防止水进入枪管。以这种方式，我有时候收集到由一盎司半或两盎司硝石的爆燃产生的气体。

用这种操作方式不可能确定离析的碳酸气的量，因为它在通过水时被水部分吸收了；不过，碳酸被吸收时，却留下了氮气；如果将其在苛性碱溶液中搅动一下，我们就得到纯碳酸气并能容易地确定其体积和重量。用这种方式，多次重复实验并改变炭的比例直至我们找到使所用的全部硝石爆燃所必需的确切的量，我们甚至能够获得关于碳酸量的还算得上精确的知识。因此，我们靠所用的炭的重量确定炮和所必须的氧的重量，并推出在给定重量的硝石中所含的氧量。

我还使用了另一种方法，用这种方法这个实验的结果就精确得多，此方法在于在盛满汞的玻璃钟罩中收集离析的气体。我所用的汞装置大得足以容纳容量为十二至十五品脱的广口瓶，盛汞时广口瓶极不容易控制，甚至需要用特殊的方法盛满汞。广口瓶置于汞池中时，导入玻璃虹吸管，虹吸管与小空气泵相连，靠空气泵抽完空气，使汞上升以至充满广口瓶。此后，用所指出的与用水时相同的方式使爆燃的空气通过进入广口瓶之中。

我必须再次重复，需要尽可能谨慎地进行这种实验。我有时看到，当气

体的爆燃过于迅速时，充满一百五十多磅汞的广口瓶被爆发力推出破成碎片，而汞则大量四处散射。

当实验获得了成功，在广口瓶下收集到气体时，就用本书这一部分第二章中已经指出的方法精确确定其总量以及组成混合物的几种气体的本质和数量。我已经开始了的关于爆燃的实验与我目前的目的联系，妨碍我最后着手完成这些实验；我希望它们有助于阐明属于火药制造业的操作。