“清空?怎么清空呢?”
“像这样。”
边说着,保罗叔叔把玻璃杯倾斜,让杯口刚刚倾斜到水面,然后出现了一些气泡的声音。
“它跑了,”埃米尔叫道,“很想跟着它,在后面追它,在空气中捉住它,但它却消失了。”
玻璃杯又被重新装满了水。埃米尔拿着吸管,像他叔叔吹的那样,控制自己脸颊的肌肉,他看见气泡一个接一个升起;他非常地高兴可以轻易看见空气被很安全地关在玻璃杯里,而过去他一直认为呼吸是不可见、不可控制的。
“很快就做完了,”当玻璃杯满的时候,他说。“我可以把一个大瓶子装满我的呼吸,就像装满玻璃杯这么容易。可以吗,保罗叔叔?”
“你可以的,孩子。你很喜欢把瓶子里面装满呼吸的这个实验,我也为你的热情感到高兴。”
桌子上有一个干净的大玻璃仪器,它的杯口很宽,保罗叔叔把它放在桌子上是为了进行接下来的实验。埃米尔拿起它放进大碗里,但他很快发现大碗并不够深,玻璃仪器没有办法沉下去装满水,然后像之前那样,沿瓶口从水里拿起来。“看,”当几次徒劳的尝试之后,他说,“我没办法像您之前那样操作。我该怎么做呢?”
“既然无法从正面下手,那就从另一方面着手。看我的。”
随后,保罗叔叔把瓶子放在桌上,把瓶子里面装满水。然后,用他的左手手掌堵住瓶口当作瓶塞,他右手拿着瓶子,把它底朝上,猛的放进水中。然后他移开了左手,瓶子倒立在水中,但是里面的水一滴也没有流出来。
“保罗叔叔,你总能想到办法,”埃米尔说,他非常高兴可以用这样简单的一个办法解决困难。
“我们必须练习变得心灵手巧,孩子们;如果我们做不到的话,我们可以用我们小村庄里的简陋仪器做什么呢?我们必须用我们的技巧弥补设备的不足。”
埃米尔在几分钟内就把瓶子里装满了他的呼吸。然后,朱尔斯也尝试了一次,开始习惯一点一点控制呼吸。他们的叔叔继续说:
“为什么杯子里和瓶子里的水在可以在碗的上方保持静止而不流下来呢?我们应该找出它的原因,但是不需要详细的细节,因为具体的原因属于物理的范畴,而不是化学知识。简单来说,你们现在要找到让你们既惊讶又兴奋的原因,这就是我的要求。
“我已经告诉过你们,空气可以像其他的物质那样称重;它的重量,就像我之前说的那样,一公升的重量大约是一又十分之三克。空气非常轻,但是大气层的厚度至少有一百五十里格,这样一公升一公升地算起来数量就大了。因为大气层有重量,必然对所有沉浸在它上面的物体有压力;压力来自上下左右每个方向。比如说,它的压力作用于碗口,使杯子里的水悬浮在水平面上。
“我将要告诉你们一个惊人的实验,这个实验可以让你相信大气层的外围有压力。我们在装满水的瓶口放一张潮湿的纸,然后用一只手盖住这张纸,用另一只手把瓶子翻转过来。然后移开盖住纸的手,一滴水也不会流出来。因为有大气层从各个方向施压,不论是上方还是下方,所以没有一滴水流出来。潮湿的纸的作用是阻止空气从各个方向进入液体中,阻隔空气,因为空气可以使水漏出来。”
“我们可以做这个绝妙的实验吗?”孩子们问,都充满了热切的好奇心。
“我们可以尝试吗?你们说呢?你们是不是认为假如我们不再尝试的话我会告诉你们?来做吧!这是瓶子,这是纸和水,不需要别的了。”
瓶子里的水一直装到了边缘,瓶口盖上了一张潮湿的纸。保罗叔叔用右手拿起了瓶子底部,同时用他的左手手指按在纸上。他小心地把瓶子颠倒过来,松开了手指。埃米尔无法控制自己的情绪,他比之前还兴奋。
“太奇怪了!”他喊道,“没有一滴水从瓶子里流出来,瓶子也翻转过来了。如果瓶口有瓶塞的话这就很正常,但是纸并没有塞住瓶子。如果吹这张纸的话,它就会掉下来。水能在瓶子里保持多久呢?”
“多久都可以,只要你乐意的话,并有人可以像我现在这样耐心地拿着瓶子。”保罗叔叔回答。
“但是水总是在试图流出来,它一直在向下施压,如果可能的话就会流出来。”
“是的,它向下施压,可能会下落,但是大气的压强阻止了它向下的压力。”
“我们拿走这张纸的话会怎么样呢?”
“水会立刻流出去,就像我们常见的那样。这张纸封住了瓶口,将水和空气固定在自己的位置,一个恰巧向另一个施压。如果没有这张纸,水会穿过空气流动,空气也会穿过水,这种互相入侵会使瓶子里的水迅速流干。假设我们拿两根铁条,首尾相连,用力挤压,这将会产生相互的阻力。但是如果铁条被制成两束极细的针,然后再首尾相连用力挤压,到最后,一束铁针会滑进另一束里面,就像没有纸的时候空气和水进入对方那样。
“我们再回到刚才埃米尔装满自己呼吸的那个瓶子:只要它的瓶口倒立在碗里,里面的水就不会流出来,而是高度会高出周围水平面,因为周围的空气向它施压。现在,假如我们不用瓶子,而是用一个很高的容器,比如说一根管子,一根顶端封闭的管子。不论这根管子多长,当把它末端以外的部位从水里拿出来的时候,它还会是满的吗?是的,当管子伸出水面十米的时候,它一定还是满的;如果管子伸出水面的十米是空的,空气的压力可以使水柱保持十米高,这是它的极限高度,当超过十米的时候它就支撑不住了。我们用的容器在这里,你们都可以看到,它们都不到十米。所以无论我们的瓶子是大是小,都是没有危险的,空气的压力不会阻止水流回容器。
“最后,假设我们希望把一定量的气体从一个容器转移到另一个容器。我们还是用我们呼出的气体做实验,它可以很好地达到我计划中的验证结果。我用一根软管,像刚才展示的那样,将一个瓶子里装满呼吸;现在我想将这一瓶气体转移到另一个容器中,或者转移一半也可以。我将第二个杯子装满水,将它在碗里倒转过来,只将杯口浸入水平面以下。第一个杯子的杯口还在水里,随后在水下方将杯子向另一边倾斜,里面装的空气就会以气泡的形式逸出。就像我选择的那样,全部或者部分进入了第二个杯子。
“转移一种液体,比如说倒酒,就像你们知道的那样,从一个瓶子倒入另一个瓶子中,我们可以使用漏斗。漏斗也同样可以用来转移气体,化学上用的漏斗,因为要接触各种药品,所以是由一种耐腐蚀能力很强的材料做成的,可以防止各类腐蚀性液体侵蚀玻璃。既然只需要转移气体,那我们用一个普通漏斗就足够了。但如果我们有一个玻璃漏斗的话会更好,而且玻璃漏斗是透明的,可以看到里面发生的所有现象。但是,我们不能因为只有一个普通漏斗就停止我们的实验。
“要将气体从任何容器中转移到一个细口的瓶子(就像我们经常用的那种)里,漏斗是必须的工具。当然这种转移也必须在水下进行。先把瓶子装满水,把瓶口倒立在水中,将一个漏斗从水下插入瓶口。然后,将瓶子或者任何含有空气的容器放到漏斗下面,慢慢倾斜,直至气泡通过敞开的漏斗,并进入瓶中。
“这就是今天要做的实验。你们要尽可能经常自己重复这些实验:使用玻璃杯收集呼出的气体,然后将其转移到另一个容器或完全倒立的瓶子中,你们一定要亲自动手操作。很快我就会需要你们的协助呢。”