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第二卷 星星之火 第三百七十八章 氧與氮

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此次試驗不僅具有重大的實際意義,同時也是一次極佳的教育機會,所以除了參與者愛葛莎、希爾維、查美斯和凱莫·斯垂爾外,羅蘭把女巫聯盟其他成員、卡特、鐵斧和巴羅夫也統統叫了過來,為了容納這二十幾號人,試驗地點選在了空間最大的第五實驗室。

出於首次嘗試考慮,分餾容器並沒有做得太大,差不多約一人高,直徑一米,類似於塔狀。容器內部分為三層,最底層進氣,上面兩層用於排氣。

在分離開始前,羅蘭先為所有人上了一堂簡單的化學課,告訴他們可能會發生的事情,順帶提出幾個小問題,讓大家自己尋找答案——除了能勾引起聽講者的興趣外,還能大大增強教學的效果,這也是化學老師慣用的技巧。

“……理論上,當愛葛莎降低容器內部溫度,空氣會逐漸冷凝成液體,透過帶孔隔板,滴落到最底層。所以當你觀察到底部有積液時,告訴我們。”

由於無法直接目視,必須靠希爾維透過容器觀察,將變化描述出來,所以羅蘭在這部分講得特別詳細。

希爾維將信將疑地點點頭,“真能看到液體出現?不會是罐子裡的水汽吧?”

“放心,液空是淡藍色的,和水汽完全不同。”羅蘭擺手道,“而且在那個溫度下,水汽早就凝固成冰晶了。”隨後他朝愛葛莎做了個手勢,“那麼開始吧。”

“等等……容器底部這個洞口不用堵起來嗎?”她問道。

“待會再堵,不然罐子裡的空氣太少了,觀察不到很明顯的變化。”由於只是試驗,所以羅蘭選用了最簡單的方法來吸氣——當罐內氣溫快速降低時,壓力會隨之降低,使得外面的空氣不斷湧入罐中。常規生產時這樣做根本得不償失,因為冷氣會不斷流失,浪費能量,但愛葛莎使用的是魔力,而且降溫效率遠超過任何製冷機,所以羅蘭也懶得準備氣泵充氣了。

愛葛莎深吸了口氣,將雙手按在分餾塔上。

數息之間,進氣管道就出現了嘯音,那是氣流快速湧入的聲音。管口周圍以肉眼可見的速度浮現出層層白霜,並不斷擴大——空氣中的水分在溢位的低溫下迅速凝結,並依附在容器外壁上。安娜將黑火化成絲線,清理著這些不斷增厚的冰晶。

不一會兒,希爾維便驚訝地說道,“我看到隔板上出現液體了,但更多是白色的凝霜。”

“白色凝霜可能是湧入的水汽,也可能是結晶的二氧化碳,”羅蘭解釋道,“考慮到空氣中二氧化碳含量極低,所以大部分應該是水汽。”

若正式生產時,空氣被抽入分餾塔之前,還得先進行乾燥處理,否則這些水汽凝結後容易堵塞分層板和排氣孔,使得生產效率降低。

大約半刻鐘後,希爾維彙報容器底部已被藍色液體填滿,羅蘭才讓索羅婭堵住進氣管,並用塗層密封。

接下來是關鍵的升溫。

根據氮、氧熔沸點不同,氮氣會率先達到沸點,化作氣體向上逃逸,從而實現分離。這一溫度他既不記得具體數值,目前也沒有手段可以測量,只能靠愛葛莎自己把握。其具體表現便是,分餾塔頂端的排氣孔有氣體排出,而底部剩下的液體會越來越藍,這意味著液氧的純度在不斷提高。

好在愛葛莎對於魔力的控制並不陌生,她精確地調整降溫幅度,使其慢慢回升,不一會兒希爾維也觀察到了液麵沸騰現象。通入水裡的塗層管中開始冒出氣泡,凱莫使用排水集氣法很快收集到了好幾瓶氣體。

“這就是氮氣?”莉莉撇嘴道,“根本什麼都看不到嘛。”

“這便是我之前提的第一個問題,”羅蘭問道,“如何證明它與空氣不同?”

“點燃,”提莉率先回答,“《初等化學》裡說燃燒需要氧氣,如果它是另一種氣體,應該會讓燃燒的木塊瞬間熄滅。”

“把它重新冷卻成液體就知道了,”愛葛莎思忖了片刻後說道,“你不是說氮氣液化後是無色的嗎?”

“或者把容器中剩下的液體匯出來,證明後者是純淨的氧氣也可以證明空氣成分的多樣性。”安娜開口道。

現場完全成了學霸表演的舞臺,一個個測試方法被提出,然後互相討論,實驗室裡只剩下少數幾個人的聲音。羅蘭環顧一週,發現夜鶯、安德莉亞、麥茜等一干女巫,還有市政廳總管和首席騎士卡特,皆是一臉茫然。第一軍指揮鐵斧則無論何時都維持著一種表情,大概無論自己說什麼,他都會點頭稱是。

好吧,羅蘭在心底嘆了口氣,看來這堂化學課略有些超綱了。

如果現在還有人能感受王子殿下欣喜的,恐怕就只剩下凱莫·斯垂爾和查美斯了。

“殿下,這真是……神奇,”年輕的鍊金師驚歎道,“您證明了《初等化學》的正確性。恐怕所有鍊金師都不會料到,連身邊隨處可見的空氣都是如此複雜。”

“有了純淨的氧氣,是不是就能觀察到更劇烈的氧化反應?我又有許多試驗想做做看了。”凱莫興奮地說道。

羅蘭點點頭,心中卻突然冒出了另一個想法。

氮氣是人工合成氨最主要的原料,在高溫高壓外加催化劑的條件下與氫氣反應,可以得到氨氣,後者不僅能用於製造氮肥,還能用來合成氮氧化物,從而製得硝酸。可這個過程想要實現,需要做的工作還有很多,例如氣泵、真空儲氣罐以及一系列複雜的反應裝置。就算白紙能提供催化劑的功能,也需要反覆試驗才行。

如今,他既然有了純氧和純氮,為何不直接生產一氧化氮?

誠然,化工業選擇用氨氣制硝酸,就在於氧、氮反應屬於吸能反應,無法自發進行,需要外部供給能源,例如放電——透過電弧瞬間將氣體加熱到數千度來實現,這也是經常打雷的地方土壤更肥沃的原因。正因為如此,該方式裝置要求高,能源消耗大,所以不適用於正式生產。

可倘若亟須提高產能的話,這種生產方法效率最高,連催化劑都不需要,只用持續放電……或者利用其他手段達到電弧產生的高溫即可。

羅蘭自然想到了黑火。

黑火加熱效率並不比電弧差,而且對安娜的負擔也極低,只要將氮氧提純後,按比例混合倒入密閉的反應釜,就能不斷生成一氧化氮。

他決定按這個方法試一試。

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