Thí nghiệm lần này không chỉ mang ý nghĩa thực tiễn to lớn mà còn là cơ hội giáo dục tuyệt vời. Vì vậy, ngoài những người tham gia là Agatha, Hy Nhĩ Duy, Chamis và Kaimo.Struer, Roland còn gọi tất cả các thành viên khác của Liên minh Phù thủy, cùng với Carter, Iron Axe và Barov đến. Để chứa được hơn hai mươi người này, địa điểm thí nghiệm được chọn tại phòng thí nghiệm thứ năm, nơi có không gian rộng rãi nhất.

Vì là lần thử nghiệm đầu tiên nên thùng phân tách không được làm quá lớn, chỉ cao khoảng một người, đường kính một mét, trông giống như một cái tháp. Bên trong thùng chia làm ba tầng, tầng dưới cùng để nạp khí, hai tầng trên dùng để xả khí.

Trước khi bắt đầu quá trình phân tách, Roland dạy cho mọi người một bài học hóa học đơn giản, kể cho họ nghe những điều có thể xảy ra, đồng thời đưa ra vài câu hỏi nhỏ để mọi người tự tìm đáp án. Ngoài việc khơi gợi sự hứng thú cho người nghe, phương pháp này còn giúp tăng hiệu quả giảng dạy đáng kể, đây cũng là kỹ năng thường thấy của các giáo viên hóa học.

“...Về lý thuyết, khi Agatha hạ thấp nhiệt độ bên trong thùng, không khí sẽ dần ngưng tụ thành chất lỏng, nhỏ giọt qua vách ngăn có lỗ xuống tầng dưới cùng. Vì vậy, khi nào các người quan sát thấy đáy thùng có chất lỏng tích tụ, hãy báo cho chúng ta biết.”

Do không thể nhìn trực tiếp vào bên trong, buộc phải nhờ Hy Nhĩ Duy dùng năng lực nhìn xuyên qua thùng để mô tả sự thay đổi, nên Roland giảng giải phần này cực kỳ chi tiết.

Hy Nhĩ Duy bán tín bán nghi gật đầu: “Thật sự có thể nhìn thấy chất lỏng xuất hiện sao? Không phải là hơi nước trong bình đấy chứ?”

“Yên tâm đi, không khí lỏng có màu xanh nhạt, hoàn toàn khác với hơi nước.” Roland xua tay nói, “Hơn nữa ở nhiệt độ đó, hơi nước đã sớm đông cứng thành tinh thể băng rồi.” Sau đó, anh ra hiệu cho Agatha: “Vậy thì bắt đầu thôi.”

“Đợi đã... lỗ hổng dưới đáy thùng này không cần bịt lại sao?” Nàng hỏi.

“Lát nữa hãy bịt, nếu không không khí trong bình ít quá, sẽ không quan sát được thay đổi rõ rệt.” Do chỉ là thí nghiệm nên Roland chọn phương pháp hút khí đơn giản nhất. Khi nhiệt độ không khí trong bình giảm nhanh, áp suất sẽ giảm theo, khiến không khí bên ngoài không ngừng tràn vào trong bình. Trong sản xuất thông thường, làm vậy hoàn toàn không đáng vì khí lạnh sẽ liên tục thất thoát, gây lãng phí năng lượng. Nhưng Agatha sử dụng ma lực, hơn nữa hiệu suất làm lạnh vượt xa bất kỳ máy làm lạnh nào, nên Roland cũng lười chuẩn bị bơm khí để nạp khí.

Agatha hít sâu một hơi, đặt hai tay lên tháp phân tách.

Chỉ trong vài nhịp thở, đường ống nạp khí đã phát ra tiếng rít, đó là âm thanh của luồng không khí tràn vào nhanh chóng. Xung quanh miệng ống, từng lớp sương trắng hiện lên với tốc độ có thể thấy bằng mắt thường và không ngừng lan rộng. Độ ẩm trong không khí nhanh chóng ngưng kết dưới nhiệt độ thấp tràn ra ngoài, bám vào thành ngoài của thùng. Anna hóa ngọn lửa đen thành những sợi tơ, dọn dẹp những tinh thể băng không ngừng dày lên này.

Chẳng bao lâu sau, Hy Nhĩ Duy kinh ngạc nói: “Tôi thấy chất lỏng xuất hiện trên vách ngăn rồi, nhưng chủ yếu là sương giá màu trắng.”

“Sương giá màu trắng có thể là hơi nước tràn vào, cũng có thể là carbon dioxide kết tinh,” Roland giải thích, “Xét đến hàm lượng carbon dioxide trong không khí cực thấp, nên phần lớn chắc là hơi nước.”

Nếu sản xuất chính thức, trước khi không khí được hút vào tháp phân tách, phải tiến hành xử lý làm khô trước, nếu không những hơi nước này sau khi ngưng kết rất dễ làm tắc các tấm phân tầng và lỗ thoát khí, khiến hiệu suất sản xuất giảm sút.

Khoảng nửa khắc sau, Hy Nhĩ Duy báo cáo rằng đáy thùng đã đầy chất lỏng màu xanh, Roland mới bảo Soraya bịt ống nạp khí lại và dùng lớp phủ để niêm phong.

Tiếp theo là bước tăng nhiệt mấu chốt.

Dựa trên điểm nóng chảy và điểm sôi khác nhau của nitơ và oxy, khí nitơ sẽ đạt điểm sôi trước, hóa thành chất khí bay lên trên để thoát ra ngoài, từ đó thực hiện việc phân tách. Nhiệt độ này anh không nhớ rõ giá trị cụ thể, hiện tại cũng không có phương tiện để đo đạc, chỉ có thể dựa vào khả năng nắm bắt của chính Agatha. Biểu hiện cụ thể là lỗ thoát khí trên đỉnh tháp phân tách bắt đầu có khí thải ra, trong khi chất lỏng còn lại dưới đáy sẽ ngày càng xanh hơn, điều này có nghĩa là độ tinh khiết của oxy lỏng đang không ngừng tăng lên.

May thay, Agatha không hề xa lạ với việc kiểm soát ma lực, nàng điều chỉnh biên độ giảm nhiệt một cách chính xác, khiến nhiệt độ từ từ tăng trở lại. Chẳng bao lâu sau, Hy Nhĩ Duy cũng quan sát thấy hiện tượng mặt chất lỏng sôi lên. Những ống dẫn phủ lớp đặc biệt thông vào trong nước bắt đầu sủi bọt khí, Kaimo sử dụng phương pháp thu khí bằng cách đẩy nước, nhanh chóng thu thập được mấy bình khí.

“Đây là khí nitơ sao?” Lily bĩu môi nói, “Chẳng thấy gì cả.”

“Đây chính là câu hỏi đầu tiên mà ta đã đặt ra lúc nãy,” Roland hỏi, “Làm sao để chứng minh nó khác với không khí?”

“Đốt cháy,” Tilly trả lời đầu tiên, “Trong ‘Hóa học Sơ đẳng’ có nói sự cháy cần oxy, nếu nó là một loại khí khác, lẽ ra nó phải khiến khúc gỗ đang cháy tắt ngấm ngay lập tức.”

“Làm lạnh nó trở lại thành chất lỏng là biết ngay,” Agatha suy tư một lát rồi nói, “Chẳng phải ngươi nói nitơ sau khi hóa lỏng là không màu sao?”

“Hoặc là dẫn chất lỏng còn lại trong thùng ra ngoài, chứng minh thứ đó là oxy tinh khiết cũng có thể chứng minh tính đa dạng của các thành phần không khí.” Anna lên tiếng.

Hiện trường hoàn toàn trở thành sân khấu trình diễn của những học bá, từng phương pháp kiểm tra được đưa ra, rồi thảo luận qua lại. Trong phòng thí nghiệm chỉ còn lại giọng nói của vài người. Roland nhìn quanh một lượt, phát hiện Nightingale, Andrea, Mạch Tây cùng đám phù thủy, còn có Tổng quản Tòa thị chính và Kỵ sĩ trưởng Carter, tất cả đều ngơ ngác. Còn chỉ huy Quân đoàn thứ nhất Iron Axe thì bất kể lúc nào cũng giữ nguyên một biểu cảm, đại loại là dù anh có nói gì, ông ta cũng sẽ gật đầu đồng ý.

Được rồi, Roland thở dài trong lòng, xem ra bài học hóa học này hơi quá tầm rồi.

Nếu bây giờ còn có ai có thể cảm nhận được niềm vui sướng của Điện hạ Vương tử, thì chỉ có Kaimo.Struer và Chamis mà thôi.

“Điện hạ, điều này thật là... kỳ diệu,” nhà luyện kim trẻ tuổi thốt lên kinh ngạc, “Ngài đã chứng minh tính đúng đắn của ‘Hóa học Sơ đẳng’. E rằng tất cả các nhà luyện kim đều không ngờ tới, ngay cả không khí có thể thấy ở khắp mọi nơi xung quanh chúng ta lại phức tạp đến thế.”

“Có oxy tinh khiết, liệu có phải sẽ quan sát được phản ứng oxy hóa mãnh liệt hơn không? Ta lại có thêm rất nhiều thí nghiệm muốn làm thử rồi,” Kaimo hào hứng nói.

Roland gật đầu, nhưng trong lòng đột nhiên nảy ra một ý tưởng khác.

Khí nitơ là nguyên liệu quan trọng nhất để tổng hợp amoniac nhân tạo, trong điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao cộng thêm chất xúc tác, phản ứng với khí hydro có thể thu được khí amoniac. Thứ sau không chỉ có thể dùng để sản xuất phân đạm, mà còn có thể dùng để tổng hợp nitơ oxit, từ đó điều chế ra axit nitric. Nhưng để thực hiện được quá trình này, còn rất nhiều việc phải làm, ví dụ như bơm khí, bình chứa khí chân không và hàng loạt thiết bị phản ứng phức tạp. Ngay cả khi Bạch Chỉ có thể cung cấp chức năng của chất xúc tác, cũng cần phải thử nghiệm nhiều lần mới được.

Hiện nay, vì đã có oxy tinh khiết và nitơ tinh khiết, tại sao anh không trực tiếp sản xuất nitơ monoxit?

Đúng là ngành hóa chất chọn dùng khí amoniac để điều chế axit nitric, chính vì phản ứng giữa oxy và nitơ thuộc loại phản ứng thu năng lượng, không thể tự phát diễn ra, cần phải cung cấp năng lượng bên ngoài. Ví dụ như phóng điện để làm nóng khí tức thời lên hàng nghìn độ thông qua hồ quang điện, đây cũng là lý do tại sao đất ở những nơi thường xuyên có sấm sét lại màu mỡ hơn. Chính vì thế, phương pháp này đòi hỏi thiết bị cao, tiêu tốn nhiều năng lượng, nên không phù hợp để sản xuất chính thức.

Nhưng nếu cấp bách cần nâng cao năng suất thì phương pháp sản xuất này đạt hiệu suất cao nhất, thậm chí không cần chất xúc tác, chỉ cần phóng điện liên tục... hoặc tận dụng các biện pháp khác để đạt được nhiệt độ cao như hồ quang điện tạo ra là được.

Roland tự nhiên nghĩ ngay đến ngọn lửa đen.

Hiệu suất làm nóng của ngọn lửa đen không hề kém cạnh hồ quang điện, hơn nữa gánh nặng đối với Anna cũng cực kỳ thấp. Chỉ cần sau khi tinh chế nitơ và oxy, trộn theo tỷ lệ rồi đổ vào lò phản ứng kín, là có thể liên tục tạo ra nitơ monoxit.

Anh quyết định thử theo phương pháp này.

(Còn tiếp.)