شرارة (نار)

الحرائق والشرر مانعات

من جانب آخر، قد تنتج الحرائق شرارات حيث تحمل التيارات الهوائية جزيئات الوقود المحترق عالياً. كانت هذه مشكلة كبيرة مع القاطرات البخارية حيث أن الشرر قد يشعل النار في المناظر الطبيعية المجاورة أو حتى في القطار نفسه، خاصة إذا كان المحرك يحرق الخشب بدلاً من الفحم. لمنع هذا الإزعاج الخطير، اختُرِعت مجموعة متنوعة من مانعات الشرر .

وفي السياق ذاته، قد تحتوي مداخن وعوادم المحركات الأخرى التي تعمل بالوقود مثل المحركات البخارية، أو محركات الاحتراق الداخلي على مانعات شرار إذا كان هناك خطر نشوب حريق من تشغيلها. مثلًا، قد تُزوَّد دراجة درب بحاجز طرد مركزي، والذي سوف يحبس القطع المتوهجة من السخام.

الألعاب النارية

علاوةً على ذلك، في فن الألعاب النارية، يمكن استخدام الفحم وبرادات الحديد والألمنيوم، والتيتانيوم، وسبائك معدنية مثل الماغنيزيوم لإنشاء الشرار. يعتمد كمية ونمط الشرار التي تنتج على تركيب المعدن وسهولة اشتعاله، ويمكن استخدامها لتحديد نوع المعدن عن طريق اختبار الشرارة. في حالة المعدن الحديدي، يكون الكربون ضروريًا، مثلما يوجد في الفولاذ الكربوني المحتوي على نسبة 0.7%، تكون الشرار كبيرة وجميلة ومتشعبة. يحترق الكربون بشكل مُنفجر في المعدن الساخن وينتج ذلك شرارات جميلة ومتفرعة. تحدد لون الشرار المستعملة في فن الألعاب النارية المادة التي يُصنع منها الشرار، ويمكن إضافة مركبات كيميائية مختلفة لبعض المواد للتأثير بشكل إضافي على لون الشرار. اللون الأساسي للشرار محدود إلى الأحمر/البرتقالي، والذهبي (الأصفر)، والفضي (الأبيض). يفسر ذلك انبعاث الضوء من جسيم صلب. يُعرَّف الضوء المنبعث من الجسيمات الصلبة بإشعاع الجسم الأسود. يُتَحكَّم في درجة حرارة الشرارة من خلال قدرة المعدن على التفاعل. المعادن عالية النشاط تؤدي إلى شرار أكثر حرارة. عُثِر على أن الكهرسلبية، هي مؤشر مفيد لتقدير درجة الحرارة وبالتالي لون الشرارة. لتحقيق ألوان مختلفة عن المشعات ذات الجسيم الصلب، يتطلب الأمر احتراق المعدن في الطور البخاري. مثال نموذجي هو الزنك، والذي يغلي عند درجة حرارة منخفضة تبلغ 1180 كلفن. تظهر شرار الزنك مظهرًا غير عاديًا أبيض/أخضر شاحب. يمكن الحصول على شرار غريب من مسحوق الإربيوم. يتحول هذه الشرار بين احتراق السطح والطور البخاري، وبالتالي بين الانبعاث البرتقالي (الجسم الأسود) والأخضر (محدد العنصر). يعتمد تغيير اللون على درجة الغليان الوسيطة للإيربيوم، الذي يحترق جزئيًا فقط في الطور البخاري.

وفي هذا السياق، يمكن أن تشكل العناصر الأرضية النادرة المجاورة الثوليوم، واللوتيتيوم، والإيتريوم شرارات متغيرة اللون كذلك، على الرغم من أن رؤية كلا المرحلتين من الشرارة نفسها تكون أقل وضوحًا بسبب انخفاض (Tm) أو ارتفاع (Y ، Lu) نقطة غليان المعدن. يمكن استخدام السبائك التي تحتوي على معدن واحد على الأقل مع نقطة غليان منخفضة للتحكم في لون الشرارة. يتبخر مكون الغليان السفلي ويحترق في مرحلة البخار ، بينما يعمل المعدن ذو نقطة الغليان العالية كحامل. في مرحلة البخار، يحدث انبعاث ضوئي لامع خاص بالعنصر. مثلًا، الإيتربيوم سهل الانصهار - سبائك النحاس تشكل شرارات خضراء طويلة، بينما يظهر مبيد سيليكات الليثيوم المحترق شرائح شرارة حمراء طويلة. تُحَدَّد مدة وجود الشرارة من خلال الحجم الأولي للجسيم، مع حجم أكبر يؤدي إلى شرارة تدوم طويلاً.

في هذا الإطار، المعادن ذات الموصلية الحرارية المنخفضة، جيدة بشكل خاص في إنتاج الشرر. التيتانيوم، والزركونيوم جيدان بشكل خاص في هذا الصدد ولذا يستعملان الآن في الألعاب النارية. من ناحية أخرى، النحاس لديه موصلية عالية وبالتالي فهو ضعيف في إنتاج الشرر. لهذا السبب، تُستعمل سبائك النحاس مثل برونز البريليوم لصنع أدوات السلامة التي لن تتسبب في إنتاج الشرر بسهولة.

الصوان والصلب

وعلى صعيد آخر، في الولاعة الحديثة أو الفايرستيل، يُخلط الحديد مع السيريوم والعناصر النادرة الأخرى لتشكيل سبيكة الحديد. وينتج عن هذا الخليط شرارات تتشكل بسهولة عند الكشط وتكون أكثر سخونة من الفولاذ. يعد هذا الارتفاع في درجة الحرارة ضروريًا لإشعال بخار سائل الولاعة.

وفي هذا السياق، أعاد روبرت هوك دراسة الشرر الناتج عن ضرب قطعة من الصوان والفولاذ معًا. واكتشف أن الشرارات جزيئات من الفولاذ تصبح حمراء ساخنة وتذوب في كريات. يمكن استغلال هذه الشرارات لإشعال النيران.

وفي هذا السياق، في عهد الاستعمار الأمريكي، استُخدم الصوان والصلب لإشعال الحرائق عندما فشلت الأساليب الأسهل. كان الكتان المشتعل يُستعمل عادةً كأداة للقبض على الشرارة وبدء الحريق، لكن إنتاج شرارة جيدة كان يستغرق وقتًا طويلاً. صُمّمت عجلة فولاذية دوارة لتوليد تدفق جيد من الشرر عندما تتفاعل مع الصوان، وكانت هذه الآلة المصممة لإشعال النيران تُعرف باسم "المطحنة".

رمزية

وفي هذا السياق، تظهر أهمية الشرارة كمصدر لهب أو حريق بشكل واضح، مثلًا، في تسمية وشعار صحيفة لينين (Iskra)، استُخدمت استعارة الشرارة غالبًا في الفلسفة منذ الرواقية، ومؤخرًا بعد جاك لاكان. أصبحت "الشرارة الإبداعية" تعتبر متأصلة في الاستعارة نفسها. تحتوي الفلسفة الحسيدية على عقيدة الشرارات المقدسة من القبالية لإسحاق لوريا، حيث يوجد واجب لجمع ضوء الخلق المتقطع.

• انظر كذلك
• القوس الكهربائي
• برق
• دائرة مقصورة
• إمبر

في هذا الإطار، في سفر أيوب (أيوب 5: 7) مكتوب: "ومع ذلك ، يولد الإنسان في حالة من الضيق كما تتطاير الشرارات إلى أعلى." إن استخدام مترجمي الملك جيمس لكلمة شرارات هنا هو استخدام شعري وليس حرفيًا. حدد بعض المترجمين شرارات النار على أنهم أبناء رشف - إله كنعاني من البرق والوباء.

الأشغال المعدنية

ومن جهة أخرى، يستعمل اللحام القوسي قوسًا كهربائيًا منخفض الجهد وعالي التيار بين قطب كهربائي والمادة الأساسية لصهر المعادن عند نقطة اللحام، مما يؤدي غالبًا إلى ظهور شرارات. لتقليل مخاطر الحروق، يرتدي عمال اللحام قفازات جلدية ثقيلة وسترات طويلة الأكمام لتجنب التعرض للحرارة الشديدة واللهب والشرر. في اللحام النقطي، تُربط الأسطح المعدنية الملامسة بالحرارة من المقاومة لتدفق التيار الكهربائي. من الشائع أن يُستخرَج رذاذ من الشرر على شكل قطرات معدنية منصهرة من الأجزاء الموصولة. أو مقاومة التسخين لحام البقعة.

وفي السياق ذاته، يمكن إنشاء شرارات معدنية منصهرة عند تسخين المعدن بواسطة عمليات، مثل: تحويل بيسمير للحديد إلى صلب، أو لحام بالقوس .