شرارة (نار)

الشرارة هي جسيم متوهج . ^{[ 1 ]} يمكن إنتاج الشرارات بواسطة الألعاب النارية ، أو عن طريق تشكيل المعادن، أو كمنتج ثانوي للحرائق ، وخاصة عند حرق الخشب .

في مجال الألعاب النارية ، يُستخدم الفحم وبرادة الحديد والألومنيوم والتيتانيوم وسبائك معدنية مثل المغناليوم لتوليد الشرر. ^{[ 2 ]} يعتمد مقدار الشرر وشكله على تركيب المعدن وقابليته للاشتعال الذاتي ، ويمكن تحديد نوع المعدن عن طريق اختبار الشرر . في حالة الحديد، يُعد وجود الكربون ضروريًا، كما هو الحال في الفولاذ الكربوني - حيث تُعتبر نسبة 0.7% مثالية للحصول على شرر كبير. يحترق الكربون بشكل انفجاري في الحديد الساخن، مما يُنتج شررًا متفرعًا وجميلًا. ^{[ 3 ]} يتحدد لون الشرر المستخدم في الألعاب النارية بالمادة المصنوع منها، مع إمكانية إضافة مركبات كيميائية مختلفة إلى بعض المواد للتأثير على لون الشرر. يقتصر اللون الأساسي للشرر على الأحمر/البرتقالي والذهبي (الأصفر) والفضي (الأبيض). ^{[ 2 ]} يُفسر ذلك بانبعاث الضوء من الجسيمات الصلبة، والذي يُعرف بإشعاع الجسم الأسود . تُتحكم درجة حرارة الشرارة بتفاعل المعدن. فالمعادن ذات التفاعل العالي تُنتج شرارات أكثر سخونة. وقد وُجد أن السالبية الكهربية مؤشر مفيد لتقدير درجة حرارة الشرارة، وبالتالي لونها. ^{[ 2 ]} وللحصول على ألوان تختلف عن ألوان باعثات الجسم الأسود، يلزم احتراق المعدن في الطور البخاري. ومن الأمثلة النموذجية على ذلك الزنك ، الذي يتميز بنقطة غليان منخفضة نسبيًا تبلغ 1180 كلفن (910 درجة مئوية؛ 1660 درجة فهرنهايت) . وتُظهر شرارات الزنك مظهرًا غير عادي بلون أبيض مائل للزرقة أو الخضرة. ^{[ 2 ]} ويمكن الحصول على شرارات مميزة من مسحوق الإربيوم . وتتحول هذه الشرارات بين الاحتراق السطحي والاحتراق في الطور البخاري، وبالتالي بين الانبعاث البرتقالي (الجسم الأسود) والأخضر (الخاص بالعنصر). ^{[ 4 ]} ويعتمد تغير اللون على نقطة غليان الإربيوم المتوسطة، الذي يحترق جزئيًا فقط في الطور البخاري.   

يمكن لعناصر الأرض النادرة المجاورة ، الثوليوم واللوتيتيوم والإيتريوم ، أن تُشكّل شرارات متغيرة اللون أيضًا، على الرغم من أن وضوح طوري الشرارة الواحدة يكون أقلّ بسبب انخفاض درجة غليان المعدن (الثوليوم) أو ارتفاعها (الإيتريوم، اللوتيتيوم). ^{[ 5 ]} يمكن استخدام السبائك التي تحتوي على معدن واحد على الأقل ذي درجة غليان منخفضة للتحكم في لون الشرارة. ^{[ 6 ]} يتبخر المكون ذو درجة الغليان المنخفضة ويحترق في الحالة البخارية، بينما يعمل المعدن ذو درجة الغليان العالية كناقل. في الحالة البخارية، ينبعث ضوء ساطع خاص بكل عنصر. على سبيل المثال، تُشكّل سبيكة الإيتربيوم - النحاس اليوتكتيكية شرارات خضراء طويلة، ويُظهر احتراق سيليسيد الليثيوم أجزاءً طويلة من الشرارات الحمراء. ^{[ 6 ]} يتحدد عمر الشرارة بالحجم الأولي للجسيم، حيث يؤدي الحجم الأكبر إلى شرارة تدوم لفترة أطول. ^{[ 2 ]}

تُعدّ المعادن ذات الموصلية الحرارية المنخفضة فعّالة للغاية في توليد الشرر. ويُعتبر التيتانيوم والزركونيوم من أفضل المعادن في هذا الصدد ، ولذا يُستخدمان حاليًا في صناعة الألعاب النارية. أما النحاس ، فيتميز بموصلية حرارية عالية، وبالتالي فهو ضعيف في توليد الشرر. ولهذا السبب، تُستخدم سبائك النحاس، مثل برونز البريليوم، في صناعة أدوات السلامة التي لا تُنتج شررًا بسهولة. ^{[ 7 ]}

درس روبرت هوك الشرر الناتج عن ضرب الصوان والصلب معًا. ووجد أن الشرر عادةً ما يكون جزيئات من الصلب التي احمرّت من شدة الحرارة وانصهرت على شكل كريات. ^{[ 8 ]} ويمكن استخدام هذا الشرر لإشعال مواد قابلة للاشتعال ، وبالتالي بدء النار . ^{[ 9 ]}

في أمريكا الاستعمارية ، استُخدم الصوان والصلب لإشعال النار عندما فشلت الطرق الأسهل. وكان الكتان المحروق يُستخدم عادةً كوقود لإشعال النار، لكن إنتاج شرارة جيدة كان يستغرق وقتًا طويلاً. وكانت عجلة فولاذية دوارة تُنتج تيارًا جيدًا من الشرر عند احتكاكها بالصوان، وكان صندوق إشعال النار المصمم لهذا الغرض يُعرف باسم "الطاحونة". ^{[ 10 ]}

في الولاعات الحديثة أو قضبان الإشعال ، يُخلط الحديد مع السيريوم وعناصر أرضية نادرة أخرى لتكوين سبيكة الفيروسيريوم . تُنتج هذه السبيكة شرارات بسهولة عند كشطها، وتحترق بدرجة حرارة أعلى من الفولاذ. هذه الحرارة المرتفعة ضرورية لإشعال بخار سائل الولاعة . ^{[ 11 ]}

يمكن توليد شرارات من المعدن المنصهر عند تسخين المعدن من خلال عمليات مثل تحويل بسمر للحديد إلى فولاذ أو اللحام بالقوس الكهربائي .

تستخدم لحام القوس الكهربائي قوسًا كهربائيًا منخفض الجهد وعالي التيار بين قطب كهربائي والمادة الأساسية لصهر المعادن عند نقطة اللحام، مما ينتج عنه شرارات في كثير من الأحيان. وللحد من خطر الحروق، يرتدي اللحامون قفازات جلدية سميكة وسترات بأكمام طويلة لتجنب التعرض للحرارة الشديدة واللهب والشرر. أما في لحام البقعة، فتُلحم أسطح المعادن المتلامسة بفعل الحرارة الناتجة عن مقاومة تدفق التيار الكهربائي. ومن الشائع أن تتطاير شرارات على شكل قطرات من المعدن المنصهر من الأجزاء المراد لحامها. ^{[ 12 ]} أو التسخين الناتج عن مقاومة لحام البقعة . ^{[ 13 ]}

قد تُنتج الحرائق شراراتٍ نتيجةً لحمل تيارات الهواء الصاعدة لجزيئات الوقود المحترق إلى الأعلى. وقد شكّلت هذه مشكلةً كبيرةً مع قاطرات البخار ، إذ قد تُشعل الشرارات النيران في المناظر الطبيعية المجاورة أو حتى في القطار نفسه، لا سيما إذا كانت القاطرة تعمل بالخشب بدلًا من الفحم . ^{[ 14 ]} ولمنع هذه المشكلة الخطيرة، تم اختراع وتركيب أنواعٍ مختلفةٍ من مانعات الشرر . ^{[ 15 ]}

قد تُزود مداخن وعوادم محركات الاحتراق الأخرى، مثل محركات البخار أو محركات الاحتراق الداخلي، بمانعات شرر إذا كان هناك خطر نشوب حريق من تشغيلها. على سبيل المثال، قد تُزود دراجة نارية مخصصة للطرق الوعرة بمانع شرر طرد مركزي، والذي سيحجز قطع السخام المتوهجة . ^{[ 16 ]}

تتجلى أهمية الشرارة كمصدر للهب أو الحريق بوضوح، على سبيل المثال، في اسم وشعار صحيفة لينين " إسكرا " (الشرارة). وقد استُخدمت استعارة الشرارة بكثرة في الفلسفة منذ الرواقية ^{[ 17 ]} ، ومؤخرًا بعد جاك لاكان . وبات يُنظر إلى "الشرارة الخلاقة" على أنها جزء لا يتجزأ من الاستعارة نفسها. ^{[ 18 ]} وتتضمن الفلسفة الحسيدية عقيدة الشرارات المقدسة ( نيتزوتزوت ) من قبالة إسحاق لوريا، والتي تنص على واجب جمع نور الخلق المتفرق. ^{[ 19 ]}

في سفر أيوب ( أيوب ٥: ٧ )، كُتب: «وإن الإنسان وُلد للمشقة، كما تتطاير الشرر إلى أعلى». إن استخدام مترجمي نسخة الملك جيمس لكلمة « شرر » هنا هو استخدام مجازي وليس حرفيًا. ^{[ ٢٠ ]} ويُعرّف بعض المترجمين شرر النار بأنه أبناء رشف ، وهو إله كنعاني للبرق والأوبئة. ^{[ ٢١ ]}

• القوس الكهربائي
• البرق
• دائرة قصر
• إمبر