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经过炼丹家们不断的改进,大约到晚唐时期(九世纪末叶),中国发明的黑色火药便正式出现了。
当时发明的火药,现在叫黑火药;因为它呈褐色,又有人叫它褐色火药。
它是硝酸钾、硫磺、木炭三种粉末的混合物。
这种混合物极容易燃烧,而且燃烧起来相当激烈。
这是因为硝酸钾是氧化剂,加热的时候释放出氧气。
硫和炭容易被氧化,是常见的还原剂。
把它们混合燃烧,氧化还原反应迅猛进行,反应中放出高热和产生大量气体。
假若混合物是包裹在纸、布、皮中或充塞在陶罐、石孔里的,燃烧的时候由于体积突然膨胀,增加到几千倍,就会发生爆炸。
这就是黑火药燃烧爆炸的原理。
和其他发明创造一样,火药的发明也经历了一个长时间的实践和认识过程,随着生产的发展、社会的进步而逐步完善。
火药应用于军事以后,在制造技术上和性能上逐渐有所发展和提高。
北宋仁宗时(公元1040年左右),以熟悉法令典故而著称的宰相曾公亮等编写的军事著作《武经总要》前集卷12里,已经详细记载炮火药、蒺藜火药、毒烟火药的配制方法。
火炮药用焰硝四十两,硫磺十四两,木炭十四两,外加竹茹、麻茹、清油、桐油、磺蜡、干漆、砒磺、磺丹、定粉、浓油等。
其组配比例为硝50.6%、硫磺26.6%、木炭22.8%。
蒺藜火药用焰硝四十两,硫磺二十两,木炭五两,外加竹茹、麻茹、小油、桐油、沥青、磺蜡、干漆等。
其组配比例为硝50%、硫磺25%、木炭25%
制毒药烟球用焰硝三十两,硫磺十五两,木炭五两,外加巴豆、砒霜、狼毒、草乌头、磺蜡、竹茹、麻茹、小油、桐油、沥青等,其组配比例为硝49.06%、硫磺24.8%、木炭25.6%;
上述三个火药配方说明,用硝石、硫磺、木炭为基本原料,再掺杂一些其他物质,就可以配制成不同性能和用途的火药。
这三个配方,既是经过宋军试用改造后优良的定型制品,又是各地配制火药的样本。
其硝、硫、炭之间的组配比率,渐趋合理。
但是,和现代黑色火药比较,这三种火药的组配率还有一定的差距(现代黑色火药的标准配方:硝75%、硫磺10%、木炭15%),由于氧化剂硝石的含量太低,供氧不足,低熔点可燃物硫磺的含量太多,又掺有很多其他成份,其性能只具有纵火、散毒、放烟的作用。
《武经总要前集》所载“霹雳火球”
就是按上述第一配方而制的,它也不是爆炸性火器,名为霹雳,是由于火药后竹竿爆裂,发出很大响声,又由于竹竿爆裂,球体内的炽热瓷片散飞附近,可以伤人,所以说它有爆炸性火器的萌芽。
由此可见,北宋初期的火药,一方面已经有了相当的发展,另一方面配方成份也很复杂,还是一种低级火药。
北宋末期所出现的“霹雳炮”
、“铁火炮”
,其中装药则肯定已经是具有爆炸性能的火药了。
宋元两朝,战场上出现了各种火器,应用日益广泛。
战争的需求促进了火药性能的不断改良。
到了元代,火药配方中硝的含量已经明显增加,达到了60%,硫磺和炭各占20%左右。
制造工艺也有所改良,减少了杂质,剔除了火药中的缓燃物质,成品多为颗粒状,具有了较大威力。
到了明代,火药的发展取得很大的进步,达到了更高的水平。
成书于明代前期的《火龙神器阵法》,记载了多种火药配方,并提出“必要知药性之宜”
才能“得火攻之妙”
,较《武经总要》已有较大的发展。
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