第三节 论炭燃烧
我用于此过程所使用的装置由一个小圆锥锻铜炉组成,如图版Ⅶ图 9 透视图所绘,其内部如图 11 所示。它分为燃烧炭的炉体 ABC、炉篦 de 和灰孔 F; 炉子拱顶中间的管子 GH 用来导入炭,并用作放出燃烧用过了的空气的烟筒。通过与气量计相通的管子 lmn,把打算用来维持燃烧的氢气或空气送进灰孔F,通过对气量计施加压力,由灰孔迫使氢气或空气通过炉篦 de,吹到直接放于其上的燃烧的炭上。
在与炭的燃烧过程中,占大气
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的氧气变成碳酸气,而氮气则根本
不发生变化。因此,炭在大气中燃烧之后,必定留下了碳酸气和氮气的混合物;为了让此混合物通过,在 G 处用一个螺旋给烟筒 GH 配上管子 op,把气体输送进半盛满苛性草碱溶液的瓶子之中。碳酸气被碱吸收,氮气输送进第二个气量计,在此气量计中确定其量。
首先精确确定炉子 ABC 的重量;然后通过烟筒 GH 将已知重量的管子 RS 插进去使其下端搁在炉篦 de 上,下端完全占据炉篦;接下来将炉子装满炭, 再将整个装置加以称量以知道用来做实验的炭的精确量。于是将炉子放就位,把管子 lmn 拧紧与气量计连通,把管子 op 拧紧与碱溶液瓶子连通。一切准备就绪,打开气量计活塞,把一小块燃烧的炭投进管子 RS,立即将此管撤掉,把管子 op 拧到 GH 上。小炭块落至炉篦上,以这种方式到达所有炭的下面,通过来自气量计的空气流保持着火状态。为确信燃烧开始和完全继续,把管了 grs 安装到炉子上,此管上端 s 粘接有一片玻璃,通过它我们可以看见炭是否着火。
上面我忘了说炉子及其附件放在池子 TVXY(图版Ⅻ,图 11)中的水中, 必要时可以加冰起缓和热的作用;不过,此热并不是很强,因为除了来自气量计的空气之外并无任何其他空气,而且至多只是直接在炉篦上的炭同时在燃烧。
一块炭烧完时,由于炉壁倾斜的缘故另一块炭就落入其位置中;此炭进入来自炉篦 de 的空气流之中并且燃烧;依此相继,直至全部炭都燃尽。供燃烧之用的空气通过炭块,受气量计之压通过管子 op 逸出,再通过碱溶液瓶子。
这个实验提供了大气和炭的完全分析所必须的全部数据。我们知道消耗了的炭的重量;气量计给我们度量了所用的空气;燃烧之后所剩下的气体的量和质可以确定,因为它要么被接收在另一个气量计中,要么被接收在气体化学装置中的广口瓶中;留在灰孔中的灰量容易确定;量后,碱溶液瓶子所得到的增加的重量就给出了这个过程中所形成的碳酸的确切量。用这个实验,我们还可以足够精确地确定炭和氧以何种比例成为碳酸的组成部分。
在将来的一篇论文中,我将向科学院说明我用仪器对所有植物炭和动物炭所做过的一系列实验。通过极微略的改动,就可以使这台机器用来观察主要的呼吸现象。