第378章 氧与氮
2022-03-29 作者： 二目
第378章 氧與氮
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。
可倘若急需提高產能的話，這種生產方法效率最高，連催化劑都不需要，只用持續放電……或者利用其它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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(本章完)