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花火って何？
花火とは火薬を用いた光（色）と音の
エンターテイメント
花火について学ぼう！
花火の魅力は？
花火は、
なぜ大きな音が
するのか？
迫力のある音
鮮やかな色彩
なぜきれいな色が
出るのか？
打ち上げ花火の仕組み
参考）大曲花火競技会
花火の歴史
花火の成分：火薬（音・光）・金属化合物（色・光）
火薬（黒色火薬）の成分：
硝酸カリウム（KNO3）、炭素粉末、硫黄粉末
火薬の歴史
中国では7世紀頃（唐代）より火薬が用いら
れてきたと言われている。
日本での火薬のお目見え
１３世紀元寇 「てつはう」
硝酸カリウム：硝石として知られる
火薬のほかに肥料の原料
火薬の日本への渡来
鉄砲の伝来（１５４３年）と同時。
花火の普及：火薬の平和利用
徳川時代になり、戦が少なくなり火薬も平和利用へ
花火もそのひとつ
打ち上げ花火による花火大会も
両国花火（隅田川花火大会）
火縄銃：
火薬の力で弾を飛ばす。
花火の色：
はじめはオレンジ色だけであった。
↓
外国から色々な金属が輸入され
カラフルな色の花火になっていった
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花火はなぜ綺麗な色がつくか？
：炎色反応
炎色反応の原理
励起
エネルギー高い・不安定
金属原子
熱エネルギー
炎色反応と類似の原理：化学発光
ペンライト
分子
鮮やかな色彩
熱エネルギーから 光エネルギーへの変換
炎色反応の原理： なんで色が見えるのか？
ルミノール反応
励起
化学反応
光エネルギー
（原子によって異なる）
花火の色はこれらの金属化合物を火薬に
混ぜることで作られる
実際に炎色反応を見てみよう！！
原子（元の状態）
分子（元の状態）
光エネルギー
10億倍に拡大
金属の原子
化学反応から 光エネルギーを取り出す
炎色反応の原理：原子を熱すると
花火は、なぜ大きな音がするのか？
火薬の化学反応：燃焼反応
励起（エネルギーが高い）
色となって見える
原子を熱すると結合が弱くなり
電子が外側に動く
しかし、すぐにもと位置に戻る
電子が動いた様子（1000億分の１センチくらい）
が人の目には色として見える
花火
炭火
どちらも炭素が燃えている
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火薬の化学反応：燃焼反応
燃焼とは光と音を出しながら酸素と化合すること
「酸素分子」ではなく「酸素」
C + O2
CO2
火薬は酸素分子が無くても燃える
C + 2 KNO3
起きている反応が違う
燃え方の違い
速い燃焼と遅い燃焼
炭火の燃焼：遅い燃焼
C + O2
CO2 + 2KNO2
→
花火はなぜ
大きな音がするのか？
反応が違うと
何が変わるのか？
CO2
火薬の燃焼：速い燃焼
C + 2 KNO 3
CO2 + 2KNO2
Cをすばやく燃やす働き
燃焼の速さとエネルギーの違い
単位時間あたりに非常に大きなエネルギー
1gの物質が燃えると100のエネルギーが出るとする
空気の動きは？
大きな
エネルギー発生
（熱エネルギー）
ゆっくり燃えて 100秒で出す・・1秒当たり1のエネルギー
速く燃えて
1秒で出す・・・1秒当たり100のエネルギー
とても速く燃えて 0.1秒で出す・・1秒当たり1000のエネルギー
空気に伝わる
（空気へ大きな
運動エネルギー）
短い時間で一気に燃えた方が、単位時間（たとえば1秒）
あたりのエネルギーは大きくなる。
火薬はとても速く燃焼する。
単位時間あたりに非常に大きなエネルギー
打ち上げ花火
大きな音・爆風の原理
空気の粒子
火薬の燃焼
熱エネルギー
大きな音
爆風
運動エネルギー
打ち上げ花火の構造
エネルギーが
大きいと
大きな音
爆風
熱エネルギーから 運動エネルギーへの変換
割薬：爆発して星を飛ばす
火薬
星：割薬に飛ばされた後
爆発して色を出す
「星」の構造
火薬と色を出す薬
品を層状に重ねる
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打ち上げ花火：割れ物の場合
打ち上げるための
火薬が爆発
花火の鑑賞のポイント：美しい花火とは？
玉が頂点で爆発したか？
花火が丸いか？：盆が取れているという
上空で割薬が爆発
星を飛ばす
星が爆発：色がみえる
星が一斉に変化し一斉に消えるか？
色は綺麗か？
火薬には3つの役割がある
花火の科学
なぜきれいな色が
出るのか？
炎色反応
目に見えない電子の動き
が色に
花火は、
なぜ大きな音が
するのか？
燃え方の違い
速い燃焼と遅い燃焼
爆風と大きな音
エネルギーの変換
熱 → 光
熱 → 運動
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