第377章 低温之下

锅炉暖气系统并不是什么复杂的玩意,其本质是烧热开水,然后将热能通过管道输送至房间,再由散热器扩散出去。热能的载体可以是水,也可以是水蒸气,罗兰采用后者的缘故是因为蒸汽温度上限更高, 也更方便循环。只要不停的烧锅炉,产生的蒸汽压力会自动使细小的高温水珠充满管道的每一个角落,连水泵都不需要。

当然水蒸气供暖也不是没有缺点,管道内时刻处于高压环境,接口不牢的话容易产生泄露甚至爆炸,两三百度的高压蒸汽只要挨到就是皮开肉绽,因此对安装质量要求更高。安娜的黑线焊接可以保证接口的强度,加上索罗娅的涂层, 这一缺点无疑能被降到最低。

同时罗兰还在锅炉上设置了自动减压阀, 其机械原理和蒸汽机上的离心调速器一样,当炉内压力过大时,高速旋转的飞轮会拉起阀门,排气减压。

最后一道保险位于锅炉与两条供暖主管道相连处,他让安娜围绕铜管刻上了数道凹槽,使其强度降低,和易拉罐相似。即使压力阀门没能正常打开时,爆炸也会发生在锅炉房内,而不至于危害到房间里的人。

当供暖系统运行后,城堡里的景象完全换了一番。

沉重厚实的冬装不见了,女巫们又换上了秋天时的单衣,看着一个个多姿多彩的女孩在自己面前谈笑晏晏,罗兰觉得自己的工作动力无形中上升了五个百分点。

当然, 这些设施都是用来享受,或者说是为了创造更好工作环境而搭建的辅助设备。

接下来要做的,才是关系到西境未来的重要项目。

那就是实现人工合成氨气,减少对硝石的依赖,从而将化学炸药的产量提到一个全新高度, 使其可以满足自动射击武器所需的要求。

如果能在冬天结束前实现这一目标,无疑会给计划中的春季攻势压下一个重重的筹码。

罗兰将凯莫.斯垂尔和爱葛莎叫到了办公室。

“这些天来,你们合作得怎么样?”他笑着问道。一人是边陲镇的首席炼金师,除了对炼金无比热爱以外,几乎不在乎他人的感受和看法。一人则是来自于四百年前的女巫王国,有着身为最高研究机构探秘会成员的自傲,两人都是直性子,放在一起简直就像是一触即炸的火药桶。罗兰也常担心他们会不会起争执,但无论是硝化火药还是合成氨都必须要两人的通力合作,所以自己还是得先问下情况,如果不和的话,也只能由他来调解。

“非常不错,”凯莫的第一句话就让罗兰略感意外,“爱葛莎小姐的能力对化学试验帮助极大,现在我已经找到了硝化*甘油的稳定合成温度,实验室制取已无问题,正在进一步测试工业制法的可能……可以说没有冰杯,这一切都无法实现。噢,因为工作太忙,就没有通知您。”他顿了顿,“顺带一提,如果您是想打听这个,现在能让我回实验室了吗,我还有许多事要做呢。”

呃……是这样吗?罗兰望向爱葛莎,后者点了点头。

“凯莫先生的学识确实不同常人,特别是对元素的认知,和探秘会颇有几分相似。我们的合作目前十分愉快,若放到塔其拉,他也必然会被联合会吸纳。”

难道直性子与直性子反而更容易相处?看来自己是空担心了一场,而且为啥首席炼金师对女巫的态度比对自己还好?简直让人伤心……罗兰在心里腹诽了一番后,清了清喉咙,“既然如此,我就放心了。叫你们来,是有一项新的研究要交给你们。”

听到研究一词,凯莫立刻来了精神,“您请说。”

“之前我曾说过,空气中具有许多种不同的气体,如今正是利用它们的时候了。”罗兰将自己的想法大致讲述了一遍,“按照《初等化学》记载,氧气和氮气占据了空气中99%的成分,现在我需要把这两种气体分离开来,用于化工生产。”

凯莫思索了片刻回道,“您的意思是,利用它们不同的特性……例如沸点和熔点不同来分离?”

“没错,”罗兰赞许地点点头,“把空气冷凝后再升温,氮气的沸点要低于氧气,所以会先从液体中分馏出来,由于这一温度远远低于结冰点,以目前的常规手段难以做到,因此必须要借助爱葛莎的能力才能实现。”

“将空气变成液体,”凯莫摸着胡子咧嘴道,“听起来就十分有意思。”

“如果进一步降低温度,它们甚至能变成固体,就像是冰块一般,”罗兰微笑道。这绝对是当代炼金师们从未想象过的场景,看似虚无缥缈的气体也能握在手中——前提是做好防冻措施。

爱葛莎疑惑道,“那本书我也看了一些,可我将空气冻结时,并未看到它固化为多种气体。”

“因为它们混合在一起后不会产生分层现象,很难用肉眼辨别出来,”罗兰解释道,“首先被排除的是二氧化碳,它的凝固点相对来说最高,但空气中含量极低,所以你甚至不会注意到它凝固出来的细小颗粒。接下来就是氧气和氮气,它们能完美互融,呈现出淡蓝色,如果不进行分离,看上去就像是一种纯净的物质。事实上,液氮应该是无色的。”

“我们该怎么做?”

“先准备分馏容器,”王子翘起嘴角道,“这可是个大工程。”

毫无疑问,光靠爱葛莎一个人是不够的。玻璃在温度反复变化中容易碎裂,因此盛放液态空气的容器只能采用全钢外壳。这对于安娜来说不是什么难事,可全封闭的外壳会导致升温时无法观察到液空的变化,所以还需要借助希尔维的魔力之眼,透过容器观察里面的景象,再让爱葛莎记录下液氮沸腾时魔力消耗的具体分量,才能得到稳定生产的温度参数。

这一准备工作持续了三天。

当容器制造完成,罗兰亲临化学实验室,指导小镇首次进行氧氮分离的试验。

.

(本章完)

第378章 氧与氮

此次试验不仅具有重大的实际意义,同时也是一次极佳的教育机会,所以除了参与者爱葛莎、希尔维、查美斯和凯莫.斯垂尔外,罗兰把女巫联盟其他成员、卡特、铁斧和巴罗夫也统统叫了过来,为了容纳这二十几号人,试验地点选在了空间最大的第五实验室。

出于首次尝试考虑, 分馏容器并没有做得太大,差不多约一人高,直径一米,类似于塔状。容器内部分为三层,最底层进气,上面两层用于排气。

在分离开始前,罗兰先为所有人上了一堂简单的化学课, 告诉他们可能会发生的事情, 顺带提出几个小问题,让大家自己寻找答案——除了能勾引起听讲者的兴趣外,还能大大增强教学的效果,这也是化学老师惯用的技巧。

“……理论上,当爱葛莎降低容器内部温度,空气会逐渐冷凝成液体,透过带孔隔板,滴落到最底层。所以当你观察到底部有积液时,告诉我们。”

由于无法直接目视,必须靠希尔维透过容器观察,将变化描述出来,所以罗兰在这部分讲得特别详细。

希尔维将信将疑地点点头,“真能看到液体出现?不会是罐子里的水汽吧?”

“放心,液空是淡蓝色的, 和水汽完全不同。”罗兰摆手道,“而且在那个温度下,水汽早就凝固成冰晶了。”随后他朝爱葛莎做了个手势,“那么开始吧。”

“等等……容器底部这个洞口不用堵起来吗?”她问道。

“待会再堵,不然罐子里的空气太少了, 观察不到很明显的变化。”由于只是试验,所以罗兰选用了最简单的方法来吸气——当罐内气温快速降低时,压力会随之降低,使得外面的空气不断涌入罐中。常规生产时这样做根本得不偿失,因为冷气会不断流失,浪费能量,但爱葛莎使用的是魔力,而且降温效率远超过任何制冷机,所以罗兰也懒得准备气泵充气了。

爱葛莎深吸了口气,将双手按在分馏塔上。

数息之间,进气管道就出现了啸音,那是气流快速涌入的声音。管口周围以肉眼可见的速度浮现出层层白霜,并不断扩大——空气中的水分在溢出的低温下迅速凝结,并依附在容器外壁上。安娜将黑火化成丝线,清理着这些不断增厚的冰晶。

不一会儿,希尔维便惊讶地说道,“我看到隔板上出现液体了,但更多是白色的凝霜。”

“白色凝霜可能是涌入的水汽,也可能是结晶的二氧化碳,”罗兰解释道,“考虑到空气中二氧化碳含量极低,所以大部分应该是水汽。”

若正式生产时,空气被抽入分馏塔之前,还得先进行干燥处理,否则这些水汽凝结后容易堵塞分层板和排气孔,使得生产效率降低。

大约半刻钟后,希尔维汇报容器底部已被蓝色液体填满,罗兰才让索罗娅堵住进气管,并用涂层密封。

接下来是关键的升温。

根据氮、氧熔沸点不同,氮气会率先达到沸点,化作气体向上逃逸,从而实现分离。这一温度他既不记得具体数值,目前也没有手段可以测量,只能靠爱葛莎自己把握。其具体表现便是,分馏塔顶端的排气孔有气体排出,而底部剩下的液体会越来越蓝,这意味着液氧的纯度在不断提高。

好在爱葛莎对于魔力的控制并不陌生,她精确地调整降温幅度,使其慢慢回升,不一会儿希尔维也观察到了液面沸腾现象。通入水里的涂层管中开始冒出气泡,凯莫使用排水集气法很快收集到了好几瓶气体。

“这就是氮气?”莉莉撇嘴道,“根本什么都看不到嘛。”

“这便是我之前提的第一个问题,”罗兰问道,“如何证明它与空气不同?”

“点燃,”提莉率先回答,“《初等化学》里说燃烧需要氧气,如果它是另一种气体,应该会让燃烧的木块瞬间熄灭。”

“把它重新冷却成液体就知道了,”爱葛莎思忖了片刻后说道,“你不是说氮气液化后是无色的吗?”

“或者把容器中剩下的液体导出来,证明后者是纯净的氧气也可以证明空气成分的多样性。”安娜开口道。

现场完全成了学霸表演的舞台,一个个测试方法被提出,然后互相讨论,实验室里只剩下少数几个人的声音。罗兰环顾一周,发现夜莺、安德莉亚、麦茜等一干女巫,还有市政厅总管和首席骑士卡特,皆是一脸茫然。第一军指挥铁斧则无论何时都维持着一种表情,大概无论自己说什么,他都会点头称是。

好吧,罗兰在心底叹了口气,看来这堂化学课略有些超纲了。

如果现在还有人能感受王子殿下欣喜的,恐怕就只剩下凯莫.斯垂尔和查美斯了。

“殿下,这真是……神奇,”年轻的炼金师惊叹道,“您证明了《初等化学》的正确性。恐怕所有炼金师都不会料到,连身边随处可见的空气都是如此复杂。”

“有了纯净的氧气,是不是就能观察到更剧烈的氧化反应?我又有许多试验想做做看了,”凯莫兴奋地说道。

罗兰点点头,心中却突然冒出了另一个想法。

氮气是人工合成氨最主要的原料,在高温高压外加催化剂的条件下与氢气反应,可以得到氨气,后者不仅能用于制造氮肥,还能用来合成氮氧化物,从而制得硝酸。可这个过程想要实现,需要做的工作还有很多,例如气泵、真空储气罐以及一系列复杂的反应设备。就算白纸能提供催化剂的功能,也需要反复试验才行。

如今,他既然有了纯氧和纯氮,为何不直接生产一氧化氮?

诚然,化工业选择用氨气制硝酸,就在于氧、氮反应属于吸能反应,无法自发进行,需要外部供给能源,例如放电——通过电弧瞬间将气体加热到数千度来实现,这也是经常打雷的地方土壤更肥沃的原因。正因为如此,该方式设备要求高,能源消耗大,所以不适用于正式生产。

可倘若急需提高产能的话,这种生产方法效率最高,连催化剂都不需要,只用持续放电……或者利用其它手段达到电弧产生的高温即可。

罗兰自然想到了黑火。

黑火加热效率并不比电弧差,而且对安娜的负担也极低,只要将氮氧提纯后,按比例混合倒入密闭的反应釜,就能不断生成一氧化氮。

他决定按这个方法试一试。

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(本章完)

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