臺灣的節慶與化學：平溪天燈 陸冠輝 國立台中高級工業職業學校化工科 luhgh@tcts1.seed.net.tw   n  天燈的歷史 天燈又稱為孔明燈，最普遍的起源傳說是以三國為背景，劉備為了尋找一位智勇雙全的軍師，而與臥龍諸葛孔明結緣，而當時孔明發現自己的氣數已將盡，因此將竹框糊上紙並點燃，利用熱氣上升原理使其升空，不但安定了軍心，也使得敵軍看到了也不敢輕舉妄動，這就是最早的天燈起源。 另外，也有傳說天燈是諸葛孔明在征伐南蠻之時，為了要由城內向外傳遞軍情所發明的，後來也有人說，因為天燈的形狀很像是孔明在指揮作戰時所戴的帽子，所以這也是孔明燈的由來。 又有傳說是民眾要躲避盜匪，在山區避難的村民互報平安所施放的信號，因此天燈又稱為祈福燈。在日據時代，日軍佔領台北平溪十分寮地區，民眾紛紛跑到山中避難，同樣以天燈為信號，後來發展成施放天燈用來祈求平安，所以天燈也稱為平安燈。 n  平溪天燈的由來 天燈在台灣新北市平溪區十分地區的由來因時代久遠而眾說紛紜。有人說是孔明的後代為了不忘先祖，而在每年元宵節的前後施放天燈，用以感懷先祖。另外，也有十分地區的老前輩口述說，在清道光年間，當地居民地處偏僻山區，為了逃避盜匪的侵害而避難於山中，等待危機過後，就用天燈為信號，通知村民可以下山返家。後來，放天燈的儀式保留下來，用來慶祝並向鄰村的居民報平安，由於天燈的升空，有上達天聽的意義，村民們常將祈福、許願的詞句寫在天燈上，等到農曆年正月十五的元宵節施放天燈，將一年所想的願望，讓上天眾神保佑。每年元宵節，平溪天燈的活動規模漸大，也讓平溪天燈在台灣並列為「北天燈，南烽炮，東寒單」三大民俗之一的美名，成為地方民俗，具有祈福納喜的象徵，如圖1所示。 圖1：台灣平溪天燈節施放天燈 （圖片來源：Wudy老師，http://www.kphoto.com.tw/front/bin/ptdetail.phtml?Part=new353） n  天燈的製作和施放 天燈的製作大多以純手工進行，很難以機械化方式進行量產。其燈體的材料以棉紙或薄宣紙主，而削成細長形的條狀竹片，以綠竹和桂竹兩種彈性最好，其長度由天燈的圓周大小而定。底座所用的鐵絲，其長度和粗細也依天燈的大小而定。最後，油紙是以拜拜用的金紙為主，並用煤油或沙拉油加以浸泡，這也是天燈施放，升空的動力來源。然而為了方便遊客，販售的天燈皆為製作成品，有些以固體燃料當作燃料，遊客只須挑選喜愛的形式和顏色，即可帶至欲施放的地點。 天燈要施放時，要先準備幾張金紙浸泡於煤油或沙拉油中至完全浸油狀態，或直接用固體燃料，並在天燈上書寫一些祈願話語或加以彩繪。施放時最好三人一組，固定浸泡後的金紙或固體燃料在底座的鐵絲中央，並將金紙弄散以便充份燃燒。接著由兩人提起燈頭的四個角，另一人負責點燃油紙，最後放置天燈底部在地面上。當燃燒的熱空氣充滿在天燈的內部時，天燈就會隨即升上天空。 天燈的油紙或固體燃料的燃燒時間大約為五至六分鐘、其高度可升至五、六百公尺，施放時應在空曠且附近上空沒有電纜線等物的地方較佳，風力太大以及下雨時也要避免施放，以避免升高時會產生失敗的現象。最好由有經驗的師傅協助，若自行施放，易發生危險，應注意安全。 n  原理和概念 燃料、燃燒反應與熱值 煤油（Kerosene）是施放天燈時最常的和傳統的燃料，它是從石油分餾時，在160~300℃時所取得的烴類（hydrocarbons），它的密度約為0.78~0.81 。由於它是一種混合物，其每一分子的碳數約6~16個，而煤油芳烴類（aromatic hydrocarbons）含量適中，硫含量低，燃燒充分、火眼穩定、不會冒黑煙，不結火花，無明顯臭味，對環境污染小。煤油的燃燒熱類似於柴油，其低熱值（LHV）是43.1 MJ/kg，而其高熱值（HHV）是46.2 MJ/kg。 以煤油中的十二烷和十二烯為例，其燃燒反應如式[1]和[2]所示： 2C12H26(g) + 37O2(g) → 24CO2(g) + 26H2O(g)   [1] C12H24(g) + 18O2(g) → 12CO2(g) +12H2O(g)    [2] 以十二烷為例，假設天燈施放一次使用16 g的煤油，以其低熱值計算，其燃燒放出的熱量： 16 g × 43.1 MJ/kg = 16 g × […]