第6章　呼吸

孩子们非常喜欢保罗叔让他们看过的愚人金，而且经常提起、谈论它。保罗叔见两个小孩子喜欢，于是便将这些愚人金送给了他们，他们就拿着这些东西去黑暗的地方用钢铁撞击，然后发出明亮的火花。

在保罗叔的带领下，两个孩子一同去了山里，找到了很多这种矿石。喻儿的架子上已经满是这种黄铁矿了，有的呈金黄色，形状整齐，就像是被玉工雕琢过一样；还有的参差不齐，并且也不是金黄色，而是青灰色。保罗叔告诉他们，第一种比较整齐的是结晶，它拥有非常规则的几何形状，并且表面光滑，是大多数物质在适当情况下生成的。

保罗叔说：“这个问题暂且不谈，现在我们还有别的事情要讲。不知你们发现没有，之前的事情我都是提了一些你们熟知的事实，然后关于这些事实进行讨论，因为你们的头脑还需要锻炼，一些概念和意义还不明朗。不过现在，你们的基础已经打好了，我们接下来要学习的化学知识可就不像之前那么简单了，我们需要做一些实验来进行讨论。从现在开始，我们将要进行观察、接触、尝味道、闻气味，并且要随时留心，因为这是快速学到东西的方法。并且，正因为如此，我们需要做一些实验了。”

两个孩子问道：“实验很多吧？”

“嗯，化学实验数量非常多，你们想要多少就有多少。”

“这简直太棒了！我们不会讨厌做实验的，不过不知道叔父肯不肯让我们自己去做，比如那个人造火山，如果肯的话就更有意思了。”

“没有危险的实验我肯定尽可能让你们自己做，有危险的话我也会预先告诉你们其中的注意事项。在实验时，我会让喻儿做领导，因为我知道他是非常谨慎且伶俐的。”

喻儿听了叔父的夸奖，本来白嫩的小脸马上红了起来。

保罗叔道：“我们现在要谈论的，是我们都熟悉的，并且非常重要的物质——空气。它分布在整个地球的周围，约有45英里（约72.4千米）厚，构成了我们所说的‘大气’。空气是一种看不见摸不着的物体，并且有自己的重量。谈到这个，你们一定会想：‘空气是物体？它不是没有重量的吗？’要知道，一升空气的重量约为1.293克，虽然比铅小得多，但是却比我们将要提到的某些物质相比就已经算是很重的了。”

喻儿非常惊讶，问道：“有比空气还轻的物质吗？别人不是经常说‘轻得和空气一样’么？那么也就是说世界上没有比空气还轻的物质了。”

“虽然他们的确这样说，不过你们只需要相信世界上有比空气还轻的物质就够了，这些物质和空气的关系就像木头和铅一样。我刚才说，空气是不可见的物质，是无色的物质，但是这仅仅适用于少量的空气，如果空气的量非常大，那么可就不是这样了。我用水来举例，水在杯子里自然是无色的，但是大海和湖泊却会显现出蓝色，随着深浅变化，蓝色也会渐变。空气也是如此，一小点空气看不到，但是天空却是蓝色的，因为大气层非常厚。”

“由于空气是看不见摸不到并且很容易逃逸的，那么我们做有关空气的精密实验就会很困难。如果我们想要知道空气的性质，就需要将一定量的空气和其他空气隔离开来，密封在容器内，让它能够向各个方向流出，能够被放在各种环境下，能够拿到各种地方去。这么说的根本就是要把它控制住，就像我们抓住一颗石子那样。但是，我们到底怎样去看那些看不见的，摸那些摸不到的，捕捉那些非常难以捕捉的东西呢？这是一件非常困难的事。”

喻儿说道：“这对于我来说自然是非常困难的，但是我想叔父应该有办法去解决这个问题吧？”

“这是肯定的，不然我的话也没法往下讲了。我首先要告诉你们的是，这种难以解决的并非只有空气，还有很多非常重要的物质像空气这样看不见摸不到，并且也容易逃逸。这个问题是我们必须解决的，不然我们就没有办法去了解这些物质了，不仅如此，有近代工业之母之称的化学学科也不会发展到现在这种地步。”

“这种像空气一样容易逃逸的、看不见摸不到的物质就叫作‘气体’，空气自然也是气体的一种。我们现在要讲的就是捕捉气体的方法。假设我们要捕捉从肺中呼出的空气，也就是从嘴里吐出来的空气。我现在向一只玻璃杯中注满水，然后倒立在水盆中，这个玻璃杯里面的水并不会流下来，这其中的道理我过一会儿会提到，好了，现在来开始实验吧。”

“我们用一根非常细的玻璃管在玻璃杯底吹气，如果没有的话可以用芦苇秆、麦秸或者麻骨等管状东西代替。吹气的过程中，空气就会从我的肺中进入杯子，使水产生气泡。因为空气轻于水，所以气泡都会上浮到杯底，占据了原本水的位置（如图1）。好，这个过程做完了，现在杯子中已经收集到了我呼出的气体，可以用来做实验了。”

爱弥儿说道：“喔，原来这个办法还是很容易的！”

“其实问题大多如此，你不知道的时候觉得很难，但是知道了就会觉得特别简单了。”

“现在这杯子里已经全部是我呼出的气体了。将看不见摸不到的物体这样捕捉起来的确是一件非常有意思的事情。”

“我平时呵气，也看不到什么东西，现在却能看到你呼出的气体变成了气泡。”

“对，空气对水的干扰，会让我们以为我们看到了看不到的东西。”

“现在水静止下来了，不过我相信这个和空杯子一样的杯子里边是有东西的，因为我亲眼看到一些气泡进了杯子，将原来盛着的水挤了出来。这太有意思了，我觉得叔父用他呼出的气体充满了这个杯子。我可以试试吗？”

“当然没问题，不过你得先把杯子里边的东西取出来。”

“怎么取？”

“像这样。”叔父说着便演示起来，一只手拿住了杯底，将杯口向水面倾斜，于是一些东西就从杯口逸出，发出了一些声音。

爱弥儿说：“啊，现在叔父呼出的气体已经跑到空气中了吧。”说完后，他便将杯子灌满水，学着叔父的样子在玻璃杯底下吹气，非常兴奋地看着气泡一点点将杯底充满。不一会儿，杯子里的水便全被他呼出的气体占满了。他说：“现在好了！叔父，除了这个，我还想再装一个大瓶子，好不好？”

“没问题，只要你高兴，就尽管做。”

桌子上除了这个水盆和已经装满气体的小玻璃杯，还放着一个大的广口玻璃瓶，它是叔父预备在那里做以后的实验用的。爱弥儿将它拿来，放在了水盆里。但是水盆太浅了，这个大玻璃杯不能完全浸在水里并倒立。他有些疑惑了：“哎呀，叔父，这个水盆太浅，没有办法将玻璃杯倒立了。”

“如果这种方法不行，可以试试别的方法啊。你看着我做。”

保罗叔说着便把瓶子放在了桌子上，向里面注满了水。然后他用手掌捂住瓶口，迅速将瓶子倒立放进了盆中，然后抽去了手掌。瓶子中的水果然没有流出来。

爱弥儿看着叔父用这么简单的办法，非常高兴地说道：“叔父太聪明了，什么事情都能想出好办法来！”

“这些聪明和技巧是必须要有的，孩子。不然的话，我们如何用这些简陋的器械来完成精密的实验呢？”

过了几分钟，爱弥儿已经在大的广口瓶中吹满了气，喻儿也自己试了一下。保罗叔这时候说道：“杯子中的水和瓶子中的水显然是要高于水盆中的水的，但是为什么不会流下来呢？这个道理我得跟你们说明白，不过不会说得太仔细，毕竟详细的说明是物理学的范畴，已经超出了化学的圈子。”

“我可以告诉你们的是，空气是可以衡量的，它的重量我也曾经提起过，是每升约1.293克。这个重量看起来小，但是大气层一共45英里厚，总共加起来的重量就很可观了。这些大气的重量会从四面八方施加在沉浸于大气中的物品上，比如压在盆子的水平面上。这些压力经过水的传导作用在瓶口，就把瓶子里的水压住了，让水不会流下来。”

“只要做一个非常奇特的实验，你们就会明白这个道理了。在一个装满水的瓶子中注满水，在瓶口放一张纸，之后将瓶子倒过来。这个时候，即使你把放在纸上的手拿开，瓶子里的水也不会流出来的，因为大气压从下方将水托住了。而这张纸是为了隔绝空气，使空气不至于钻进瓶子使水流出。”

孩子们听后感到非常好奇，问道：“这个实验我们可以做吗？”

“当然！我们现在就做做看吧。这里有瓶子、纸、水，用品很齐全。”

保罗叔在瓶中装满了水，之后将湿掉的纸放在瓶口。当他将瓶子翻过来并撤去手掌的时候，瓶子里的水果然一滴都没有流出来（图2）。

爱弥儿非常惊讶地说道：“这太不可思议了，这张湿纸并没有塞住瓶口，为什么水就是不流下来呢？不知道这样能够持续到什么时候。”

“只要你有耐心一直拿着瓶子底部，里边的水就一直不会流下来。”

“那么，这瓶子里的水是不是也有压下来的趋向呢？”

“当然有，它会一刻不停地压下，不过大气的压力比水的压力大，所以把水的压力抵消掉了。”

“如果我们把湿纸抽掉会怎么样呢？”

“水就会立刻流下来了。这张纸阻碍了水和空气的流通，有它在，空气便不会进入水中，水也不会进入到空气中，否则这二者混合，空气就会占据水在瓶子中的位置，就把水挤出来了。就比如，用两根铁棒对头推，自然是互不相让，我们用湿纸隔绝空气和水也是如此。但是，如果将铁棒换成针，对头推的话就不会有什么阻力了，它们会相互穿插起来，没有湿纸的时候就是如此。”

“现在话题回到我们刚才用来收集气体的瓶子上。当它倒立在水盆中的时候，里边的水同样被空气的压力托住了，所以才能比水盆中的水高出那么多。当然，如果我们用一根非常非常长的玻璃管代替这个瓶子，水却不会充满玻璃管了。如果这根玻璃管短于10米，那么还是可以充满的，如果高于10米，10米上方的地方就会出现空隙。这是因为大气压能够维持的水柱高度约为10米，再高的话就维持不住了。不过，我们用的这些容器高度显然不足10米，那么水是绝对不可能流下来的。”

“好，现在我要告诉你们的是如何将一个瓶子中的气体转移到另一个瓶子中去。就用我们呼出的气体来做这个实验吧。”说完，保罗叔在一个杯子里吹满了气，然后在另一个杯子里盛满了水，将这两个杯子都倒放进了水盆中，使杯口刚好被水盆中的水面淹没。之后，他把装有气体的杯子横了过来，将它的杯口放在了另一个杯子的杯口下方。于是第一个杯子中的气体开始逸出，变成气泡进入到了另一个杯子（图3）。

“我想你们应该知道，转移液体的时候一般都是会用到漏斗的，比如斟酒的时候。不过，在转移气体的时候，同样可能用到漏斗，不过化学中的漏斗必须耐腐蚀，要用耐腐蚀的玻璃来做，毕竟经常要转移一些腐蚀性非常强的液体。不过，我们现在是转移气体，普通的铁皮漏斗就可以达到目的。当然，有玻璃漏斗自然是好的，毕竟之后也会进行化学实验，并且玻璃是透明的，我们可以透过漏斗看到漏斗内部的情况。”

“如果想要把容器中的气体移动到长颈瓶中，就必须用到漏斗，并且必须在水下完成，现在我们来说一下具体的操作流程。首先在瓶子中灌满水，像刚才一样倒放在水盆中，然后将漏斗插入瓶口，其他步骤都按照刚才一样进行。之后就能够将原来容器内的气体变成气泡，进入到另一个瓶子中。”

“好吧，今天要说的话就到此为止了。你们现在可以自己来练习一下我刚才的步骤，将你们呼出的气体从一个杯子转移到另一个杯子或长颈瓶中，把自己的手法练熟。因为，我在之后还会借助你们的力量呢。”