瓶子中的蜡烛本来燃烧得很明亮,和在大气中的燃烧没有什么两样。但是,渐渐地,火焰开始暗淡变小,并且不停地摇曳,出现黑沉沉的烟雾,最终完全熄灭了。
爱弥儿叫道:“快看!没有人吹蜡烛,它自己就熄灭了。”
“不要着急,我马上就会讲到这个现象。现在,请你们先睁大眼睛看看,碟子中的水发生了什么变化?”
爱弥儿和约尔认真看着,只见水在瓶口慢慢上升,差不多完全占据了瓶颈部分原本属于空气的位置。
保罗叔叔说:“你们现在可以提问了。”
爱弥儿急忙说:“我有一个问题希望得到解答。我们知道想要熄灭蜡烛,需要对着火焰吹一口气。但我们刚刚并没有吹气,即使吹了,也会因为有瓶子罩住而无法吹灭。刚刚也没有风,即使真的有风,也吹不进瓶子里。那么,燃烧得好好的蜡烛为什么会逐渐暗下去,直至完全熄灭呢?”
约尔也问道:“我也有些疑惑,这个瓶子里原本充满了空气,但现在瓶子里一部分空气的位置却被碟子中的水占据了。瓶子里的那一部分空气是怎样消失的呢?它们又去了什么地方?如果你不向我们解释,我肯定要认为那一部分空气被蜡烛的火焰消灭了。”
“我们先来回答约尔提出的问题吧,解决了这个问题,爱弥儿的问题也就容易解答了。约尔观察到瓶子中的一部分空气已经消失了,这非常好。瓶子里上升的水也可以证明这一点。不过,这一部分空气虽然消失了,却没有被消灭,仔细思考一下,这些不见了的空气,其实已经转变成了其他物质。
“我曾经说过,当几种不同的物质发生化合反应时,放热和发光几乎是这种反应最为明显的标志。”
约尔说:“我知道!你把它比作祝贺缔结化学婚姻的灯彩,在瓶子里也能够出现这样的情况吗?”
“当然,蜡烛燃烧的火焰很热,并发出光亮,由此可以知道某种化合反应正在发生。那么究竟是什么物质在化合呢?显然,其中有一种物质来自烛脂,而另一种物质只能来自空气,因为瓶子里除了烛脂和空气外,就没有其他物质了。这个化合反应产生了一种新物质,它既不是烛脂,也不是空气,性质也与烛脂、空气完全不同。它和空气一样,是一种不可见的物质,我们肉眼看不见它。”
约尔反问道:“如果烛脂和空气化合产生了一种新气体,那这种新气体就应该占据因为化合反应而消失的那部分空气的位置,瓶子应该始终都充满气体,但事实却是碟子里的水上升进入了瓶口,这是什么原因呢?”
“我们马上就会说到。先说新生成的化合物吧,它是极易溶于水的,就像糖和食盐溶于水那样。糖和盐一旦溶于水就消失不见了,我们只能从水的甜味或咸味中判断它们是否存在。同样,刚刚新生成的气体也溶解在水中,并和水结合在一起了。你们夏天所喝的汽水就是溶解着这种气体的液体,因为汽水中溶解的这种气体太多了,所以打开瓶盖或倾倒的时候,原本溶解着的气体经过震动,变成了气泡纷纷逸出。你们能想象到,汽水中的气体和蜡烛燃烧生成的气体是同一种物质吗?我们现在没有足够的时间来讨论这个有趣的问题,等过几天合适的时候再说吧。
“由烛脂和空气所形成的新化合物既然能够溶于水,瓶子中自然会空出一些位置,而碟子中的水因为大气压力上升到瓶中,就占据了这些空位。我们可以从水上升的高度看出有多少空气消失了。”
爱弥儿说:“看!水只上升到了与瓶颈相齐的高度。”
“那就表明发生化合反应的气体很少——瓶子中上升的水所占容积有多少,就表明参与化合反应的气体有多少。”
“既然瓶子里还有许多空气,为什么烛焰不能把这些空气都燃烧完呢?不知道现在瓶子里的空气和最开始时有什么不同,在我看来,它还是无色透明的,并且没有产生烟雾。”