空气性质：氮含量大于氧，对蜡烛燃烧与呼吸有影响

因此，事情很明显，应用上述方法，我们可以把空气的成分，分离成两种东西：一种，是能够帮助蜡烛、磷及其他一切物质进行燃烧的氧；另一种就是前面所讲的没有助燃性能的顽固气体，叫作氮。氮在空气中所占的比例，要比氧大得多，而且也是一种非常可贵的物质，这一点，待会儿我们做进一步研究的时候，就可以明白了。不过，尽管它明明是种极为宝贵的气体，但大家也许觉得并不怎么好玩儿，因为灿烂美丽的火光，在它身上是看不到的。假如用支蜡烛，像试验氢和氧那样去试它，它既不像氢，本身可以着火，也不跟氧相同，能帮助蜡烛燃烧。随你怎么去试，它老先生总是那副老样子，自己不肯着火，也不愿帮人家燃烧，而且还要把烧着的东西弄熄了。在普通情况下，你就找不出一种能在它的势力范围内进行燃烧的物质。它无色无臭，不溶于水，既非酸类，也不属于碱类，对人体各种器官几乎根本不发生作用，你压根儿就感觉不出它的存在。

好，我这么一讲，大家可能有意见了：“这东西有啥了不起，从化学观点来看，根本不值一提。它在空气里干些什么呀？”别忙！这问题需要仔细地加以考虑，也只有通过精密的科学分析，才能得出正确的结论。我们先这样设想一下：假如空气中不含氮，完全由氧组成，我们这个世界将变成什么样子？大家知道得很清楚，铁在氧气中不着火则已，一烧起来就非得全部化为灰烬不可。当你看到铁炉里烈火熊熊的时候，你不妨想想看，要是所有的空气全是氧，铁炉会发生什么情况。它会比煤炭烧得还要带劲儿，还要猛烈！因为这时候，炉子本身的铁炉条比炉子里的煤炭更容易燃烧。如果空气完全由氧组成，那么，要火车头冒烟就等于在燃料库里放火。但事实并不如此，炉条并未烧起来，火车头也没酿成大火灾，这都是氮的功劳：制止了它们的燃烧，促使它们老老实实地为我们服务，并且把像蜡烛燃烧时产生的那种黑烟，驱散入广大的空间，运送到迫切需要的地方，以维持植物的生活，为人类的利益做出了重大贡献。

如果单从表面观察问题，这些奇妙的作用是看不出来的。因此也难怪有人要说“这东西根本不值一提”了。在一般情况下，氮是一种极不活跃的元素，不施以强大的电力，你就没法使它发生作用，使它跟空气的另一元素或其周围的物质直接地进行化合。即使施了强大的电力，它也只肯很有限地和人家化合一点点。所以我们说，氮是一种极其稳定、极其安全的物质。

在说明氮的这种特性之前，我想把空气的情况先给大家介绍一下。下表是空气成分的百分比：

表中的数字，是空气成分的真实分析。^[2]通过这个分析我们可以看出，5立方分米的空气中，只含l立方分米氧，其余4立方分米全是氮。说实在的，要想使蜡烛正常燃烧，要想使空气的组成适合我们肺部健康而安全地进行呼吸，硬是需要这么多氮来削弱氧的活力。因为，正确调节氧的作用，对人们的呼吸，对蜡烛的正常燃烧，具有同样重要的意义。

我们再来研究空气的组成。首先我要告诉大家的，是它的组成部分的质量。我们知道，1立方分米氮约有1.17克，以1立方米计算约为1.17千克。氧比较重一些，1立方分米氧约为1.33克，以1立方米计算约为1.33千克。l立方分米空气约为1.25克。1立方米则有1.25千克。^[3]

“气体质量是怎么称的呢？”这个问题，大家已经向我提过好多次了，提得很好，我非常高兴，现在我就当面称给大家看。其实，方法很简单，做起来也挺便当。喏，这是一架天平，这是一只铜瓶，铜瓶由旋床精工制成，分量很轻，但相当结实。瓶口有活栓可以开关，活栓关紧以后，铜瓶就完全密封起来了。这会儿活栓是开着的，所以铜瓶里满满地装着一瓶空气。我把它放在这架精密天平的秤盘里，并在另一只秤盘内放置砝码，使天平平衡。然后取下铜瓶，用打气筒往里打气，（图㊹）打完了气，关上活栓，再把它放回秤盘内。瞧，秤盘下降，铜瓶显然比先前重了。怎么会重的？因为我们又往瓶里打进了好些空气，虽然铜瓶中空气体积并未扩大，但由于空气增多了，所以质量也有所增加。

图㊹

为了让大家了解铜瓶里到底增加了多少空气，我们再来做一个实验：这是一只满装着水的玻璃瓶，我要把铜瓶里的空气放进这只玻璃瓶里，使铜瓶恢复原有的状态。要达到这个目的，我只消把两只瓶子口对口地紧密连接起来（图㊺），然后拧开活栓。你们看，刚才用打气筒打进铜瓶里的那些空气，全跑到玻璃瓶里去了，而玻璃瓶内的一部分水就被这些空气挤了出来。为了证实打进去的空气确实已经全部放出，我们再把铜瓶放到天平上，如果它的质量和先前一样，实验的准确性就可以肯定无疑了。请看，天平平衡如故，铜瓶的质量跟原来一模一样。事情很清楚，应用这种方法，我们可以求出铜瓶中额外打入的空气质量，而大家知道的每立方米空气重1.25千克，也是用上述方法计算出来的。

图㊺

不过，这个小小的实验，并不足以恰如其分地说明事情的真相。如果跳出小框框，大规模进行试验，你们就会明白空气的重力有多么惊人了。大家琢磨琢磨看，1立方米空气重1.25千克，那么，摆在上面那只特制的箱子里的空气有多重呢？我可以毫不夸张地说，箱子里的空气足足有500克重。这间大厅里的空气，我约莫算了算，总重在1吨以上。这个数字，恐怕是大家料想不到的吧！空气的重力，随着体积的扩大，增长得如此迅速，而空气的存在，其中的氧和氮的存在，对我们说来又是如此重要：它来来往往，四处奔忙，为我们担负着运输的任务，并且把乌烟瘴气押送到一定地方，不许它们为非作歹，只准它们老老实实地发挥积极的作用。

关于空气的重力问题，我就举这样几个小例子加以说明，现在我想谈谈它对事物所起的影响。这一点，大家应该有所认识，否则对于日常生活中的好些现象，便很难理解了。有个实验不知道大家以前见过没有，还记得不？这儿有一种抽气机，模样儿很像刚才用来往铜瓶里打气的打气筒。另外，再拿个圆筒和抽气机连接起来，圆筒口可以用手掌严密地蒙住，一点不漏气。请大家注意，在空气当中，我的手可以自由自在地动来动去，一点不费劲儿，根本不觉得有什么东西，即使动得再快，也感觉不到任何阻力。可是，我把手盖在圆筒口上，再用抽气机把圆筒里的空气抽掉，你们看，我的手竟像绑在那儿似的，没法动弹了（图㊻）。要是我使劲儿往上提，结果就更精彩，不仅手掌无法和它脱离关系，反而连圆筒带抽气机，全叫我一股脑儿提了起来。为什么会这样呢？因为我手上的空气分量太重了。

图㊻

为了更清楚地说明这一点，我想再给大家做个实验，取玻璃杯一只，在杯口上蒙张薄皮把杯子密封起来，当我用抽气机抽掉玻璃杯内的空气时，我们将看到另外一种情况。瞧，杯口上的薄皮现在是一溜平的，可是，我只要把抽气机略微抽动抽动，薄皮就凹了下去，跟着凹得更加厉害，再往后越陷越深，终于啪的一声被空气的压力压破了。这种现象的产生是很容易理解的，因为空气的重力压在薄皮上，薄皮承担不了，所以只好破裂开来。其实，空气中一个个的粒子，你压我我压他的那种叠罗汉的情形，跟摆在这儿的5个立方体是不相上下的。大家一看就知道，上面这4个立方体，全靠底下的那个支持着，如果把它一抽掉，上面4个都要往下落（图㊼）。空气也是如此，下层支持着上层，当下层空气被抽去的时候，便发生了用手盖住圆筒和薄皮蒙杯口等诸如此类的现象。(www.xing528.com)

图㊼

讲到这里，我想再穿插个小实验，好让大家看得更加清楚些。我在这只玻璃瓶口上蒙了块薄橡皮，请它把瓶内和瓶外的空气隔离开来，然后用抽气机抽掉瓶内的空气。当我抽气的时候，你们只要注意瓶口上的薄橡皮，就能明显地看出空气的压力作用。瞧，薄橡皮越凹越深，深得连我的手都放得进去！这种现象，也完全是上层空气的强大压力造成的，我们穿插的这个小实验，多么生动地说明了这一点。

在结束今天的报告之前，我还可以让大家看样东西。这是一种测量空气压力的小仪器，是两个黄铜制成的中空半圆球。这两个半圆球能够紧密地合在一起，其中一个还附有一根小管子和一个旋塞，通过这根小管子，可以把球内空气全部抽掉。当小仪器里有空气存在的时候，两个半圆球一拿就分了家，真是轻而易举，便当得很；可是，等到我把球内的空气抽掉以后，即使你们选两个力气最大的人上来，也休想把它们分开。当球内空气抽尽了的时候，圆球每1平方厘米面积上所承受的空气压力，大约有10牛顿之多。谁要是不相信，待会儿可以跑上来亲自试试，看你有没有力量征服空气的这种压力。

这里还有件挺有趣的小玩意儿，是孩子们耍的吸皮^[4]，作为一个少年科学爱好者，我们完全有权利用玩具进行游戏，并且把它和科学研究结合起来，以提高我们的兴趣，进一步帮助我们理解事物的科学原理。现在，我把这个橡皮制成的吸皮，轻轻地往桌上一按，瞧，它马上吸住了。我可以叫它在桌面上滑来滑去到处跑，可就是没法把它拉起来，一拉，好像整个桌子都要被它带起来似的，只有在滑到桌边的时候我才能把它揭下来。这玩意儿怎么会吸住桌面的呢？说起来也只有一个原因，那就是吸皮上面的空气压力把它给压住了。如果把两个吸皮压在一起，你看它们吸得多牢靠。其实，我们可以叫吸皮吸在窗户上、墙壁上，用来挂点什么东西，派派用场，就是过上一整夜也不会掉下来（图㊽）。

图㊽

关于说明空气压力的具体例子，已经举得不算少了，可是我想，我还应该做一个这样的实验，以便大家看了之后，回到家里也能照样试上一番，亲自体验一下空气压力的作用。请注意，在这儿放着的是一杯水，如果我要求大家，把这只杯子翻个身，倒拿着，不让杯里的水往外流，也不准用手去托，只许利用空气压力顶住它，你们办得到不？要是办不到，我就做给大家看。取酒杯一只，装满水，或者装半杯也成，另取平整卡片一张，把杯口盖起来，再叫酒杯翻个身。瞧，杯里的水和杯口上的卡片怎么样了：因为纸的毛细管作用把杯口团团封住了，所以杯里的水流不出来，杯外的空气也跑不进去。

通过这些实验，大家可以正确地认识到，所谓空气，其实并不“空”，而是一种实实在在的物质。当我讲到那只箱子里的空气有500克重，这间大厅里的空气总重在1吨以上的时候，实际上大家已经开始明白，空气这东西不但不空，而且扎实得很哩。现在我再来做个实验，让你们更清楚地看看空气的这股子扎实劲儿。我要做的是纸炮实验，手续很简便，可是挺有意思。如图㊾所示，拿根随便什么样的管子当炮筒，再切块马铃薯或苹果什么的做炮弹，紧紧地把炮筒的一头塞住。然后再用颗炮弹打另一头塞进去，这么一来，炮筒里的空气就完全听我们使唤了。大家看，不管我怎么用力，也不能把后来塞进去的这颗炮弹推到第一颗跟前去。我可以向里推一段距离，但假如我一个劲儿地推下去，那么，当两颗炮弹还相隔老远的时候，炮筒里的空气就以一种如同火药爆炸的冲力，把前面的那颗炮弹撞射出去了。

图㊾

前几天，我看到一个实验，心里非常高兴，我觉得可以照样搬到这儿来帮助我们解决问题。这个实验说明，正确地利用空气，我们可以依靠肺部的呼吸，把一只杯子里的鸡蛋吹到另一只杯子里去。不过现在，我做归做，却不敢保证成功，因为这玩意儿全靠气足，靠嘴巴吹，可我一直在这儿讲个不停，用气过多，很可能吹不动了。

还好，总算被我试验成功了。你们看，我吹出去的空气，跑到鸡蛋与杯子之间，形成了一阵疾风，由下而上地把鸡蛋掀了起来。如果你们也想亲自试试，我建议最好还是先把鸡蛋煮熟了，然后再去吹，这样安全些，免得一个不小心，蛋黄蛋白流得到处都是，不好收拾。

在空气重力这个问题上，我们已经花了相当多的时间，可是另外有一点，我还要在这儿提一提。大家看得很清楚，刚才我做纸炮实验的时候，我可以把第二颗马铃薯炮弹往炮筒里塞进1厘米或1.5厘米，头一颗炮弹才被撞射出去。这完全是由于空气的弹性关系，先前所以能用打气筒把空气打进铜瓶里，其实也是这个道理。

说到空气的弹性，也是非常奇妙的，我想好好地给大家介绍一下。取一只薄膜袋，这种薄膜袋既不漏气，又富有韧性，经得起揉搓和膨胀的考验。我在这只薄膜袋里装了一些空气，罩入密封的玻璃盅内。要是再用抽气机将玻璃盅里的空气抽掉，也就是把压在薄膜袋身上的压力取消，它就会逐渐“弹”起，膨胀扩大，把整个玻璃盅撑得满满的。但是，假如我重新把空气打进玻璃盅里，薄膜袋又会缩小，空气打得越多，压力越大，它就缩得越小。这说明空气具有非常良好的弹性，既可尽量压缩，又能大肆膨胀，这种能够伸屈的特性，对于它在大自然中所起的作用，具有极其重要的意义。