古代「打火机」——火摺子｜星岛教室

想像一下，现在你穿越时空，回到古代，正穿越茂密的山林。夜幕降临之际，寒风呼啸，四周漆黑一片，此时你需要快速点燃火焰，不止为了照明及取暖，还要驱赶野兽。但没有了现代的打火机或火柴，你又如何解决这个问题？难道真的只能靠「钻木取火」吗？其实，答案早已藏在一个小小的竹筒里——它就是被称为「古代打火机」的「火摺子」！这种看似神秘的取火工具，原来蕴含了现代科学中重要的「火三角」原理。今天，就让我们化身「科学侦探」，揭开火摺子的奥秘，看看古人的智慧如何点亮科学的火花！

何谓「火摺子」？

读者们如果爱看古装剧或武侠剧，可能见过这样的情节：古人从怀中取出一个竹筒，然后打开盖子轻轻一吹，就能点燃火焰，既方便又神奇，其实那就是「火摺子」。火摺子的历史可以追溯到北齐时期。根据明代一本古书《天工开物》中的记载，相传火摺子源于北齐皇宫，据说魏晋南北朝时期，因为当时战乱四起、物资缺乏，一名聪明的宫女为了解决生火做饭的问题，因而发明了火摺子，日后慢慢演变成古人随身携带的重要物品。

外形方面，火摺子通常由竹筒制成，一般长度不超过15公分，方便随身携带及握持，于盖子上会打上小孔。内部方面，火摺子的用料可分成两类︰一类是平民百姓较常用到的草纸，卷成纸卷状并放入竹筒中，再加入一些如磷等的易燃物质；另一类则是达官贵人所用的，首先要将白或红薯蔓浸泡于水中，及后取出捶扁，再加入湿棉花及芦苇缨子反覆捶打并晒乾，最后再掺入硝、硫磺、松香、樟脑等易燃物质及香料，再晒乾并折成长扁筒或拧为绳状放入竹筒。两者最大分别在于制作的工序、用料以至其易燃程度及使用时间长度。

「火三角」原理

要明白火摺子背后涉及的科学原理，首先我们必须认识燃烧的3大要素，分别是燃料、氧气及高温，合称为「火三角」，三者需要同时存在才能点燃火焰。以钻木取火为例，倘若我们希望点燃火焰，必先有木材作为「燃料」，提供足够的「氧气」，并透过钻木时由摩擦所产生的「高温」热能，才能成功点燃火焰。

延伸阅读：中国探月梦飞翔｜星岛教室

火摺子的设计正正巧妙地运用了「火三角」的原理。

1. 燃料：火摺子中用到的草纸、薯蔓、磷及硝等提供了充足的可燃物，能够稳定燃烧。
2. 氧气：竹筒盖上时，盖上的透气小孔提供少量的氧气；而当打开竹筒并轻轻一吹时，便会瞬间提供大量氧气。
3. 高温：火摺子于使用前，须事先引燃内部材料，令其处于「馀烬」的状态（缓慢燃烧但不见明火），使其长期处于内部高温的状态。

因此，火摺子的精妙之处在于它并非「从零生火」，而是透过控制氧气的供应浓度，从而保存火种或燃起火焰。竹筒盖上的时候，馀烬的火种并不会因为缺氧而完全熄灭，而是透过微小的透气孔得到足够的氧气维持，而当打开盖子轻轻一吹时，瞬间得到大量氧气便能重燃，燃起火焰；而当毋须使用时，只须盖上竹盖，微量的氧气便会令火摺子回到馀烬的状态。

火摺子弊端

虽然火摺子在古代是一项伟大的发明，但它也有不少缺点，无法与现代的生火工具如打火机相比。首先，火摺子须提前让内部的燃料保持「馀烬状态」，意味着它无法即时生火。倘若火种于携带时因碰撞、遇水等意外因素而完全熄灭，便难以即时处理。

此外，为了助燃，火摺子于制作过程中会加入硫黄、硝石等易燃易爆炸的物质，虽然分量不多，但仍有一定危险程度；加上硫黄、白磷是有毒的物质，对身体的健康也有一定危害。

灭火科学原理

透过火摺子，我们认识了古人的智慧及「火三角」的科学原理，不过既然我们学会生火，也应该学会灭火背后的原理。原来，灭火同样用到「火三角」这科学原理，只要一旦当中其中一个条件移除，「火三角」不能形成，火就会熄灭。以火摺子为例说明︰

方法

1. 火摺子内的燃料耗尽
2. 把竹筒的透气小孔完全盖上
3. 把水加在火摺子内

延伸阅读：南宋历史｜文天祥 视死如归｜星岛教室

原理

• 燃料移除，使火焰无法继续燃烧
• 切断氧气的供应，从而把火焰熄灭
• 水可使温度下降，从而扑熄火焰

今年，香港也不时发出红色火灾危险警告，并发生多宗山火，如元朗鸡公岭山火、大澳山火等等，消防队及政府飞行服务队等政府部门也多次出动进行灭火工作，当中如消防员使用山火拍、移除树木形成防火带，以及政府飞行服务队投掷水弹，亦是运用了「火三角」的原理进行灭火工作。

 

 

总括而言，火摺子不仅是古代智慧的象徵，更是古人对自然科学的实践与应用。透过它，我们可以窥见古人在资源有限的条件下，如何发挥创造力，解决生活中的实际问题。同时，火摺子也让我们认识到「火三角」的基本原理，这不仅是点燃火焰的关键，亦是在现代生活中处理火灾或学习消防知识的重要基础。虽然现代科技已让我们的生活更便利，但回顾历史，从火摺子到现代打火机，每一项发明背后都是人类智慧的积累与进步。希望这篇文章能让大家对古代发明和科学原理有更多的了解与思考。

小思考，大智慧

1. 试用「火三角」去解释打火机的生火原理，并相比火摺子，有甚么进步之处？
2. 试用「火三角」去解释消防队及政府飞行服务队的灭火原理。

参考答案

1. 现代的打火机透过摩擦或电弧产生「高温」火花，同时空气提供了足够的「氧气」，从而点燃打火机中从液体挥发释出的气体「燃料」。相比火摺子，现代的打火机毋须提前准备火种，使用上亦更安全，避免了火摺子中易燃或有毒物质带来的危险。
2. 消防员使用山火拍拍打燃烧中的植物，是为了切断氧气的供应，从而把火焰熄灭；消防员移除树木，形成防火带，是把燃料移除，使火势无法蔓延；政府飞行服务队投掷水弹，使温度下降，从而扑熄火焰。

本栏逢周四刊登，由教育评议会邀请资深中小学老师、校长及大学讲师撰稿，旨在为学生提供多元化的STEAM学习材料，引发学生探求知识的兴趣，将学习融入生活，培养学生的世界观、敏锐的触觉、积极学习的态度。

文：香港道教联合会圆玄学院第三中学STEAM统筹主任陈恩鸿