Uji coba ini tidak hanya memiliki arti praktis yang besar, tetapi juga merupakan kesempatan pendidikan yang sangat baik. Oleh karena itu, selain peserta Agnesa, Sylvie, Chames, dan Kemo Steril, Roland juga memanggil semua anggota Aliansi Penyihir Perempuan lainnya, Carter, Kapak Besi, dan Barov. Untuk menampung lebih dari dua puluh orang ini, lokasi uji coba dipilih di Laboratorium Kelima yang memiliki ruang terbesar.
Mengingat ini percobaan pertama, wadah distilasi tidak dibuat terlalu besar, kira-kira setinggi orang dewasa dengan diameter satu meter, berbentuk mirip menara. Bagian dalam wadah terbagi menjadi tiga lapisan: lapisan terdasar untuk masuknya gas, dua lapisan atas untuk pengeluaran gas.
Sebelum proses pemisahan dimulai, Roland terlebih dahulu memberikan pelajaran Huaxue sederhana kepada semua orang, menjelaskan hal-hal yang mungkin terjadi, sambil mengajukan beberapa pertanyaan kecil untuk membuat mereka mencari jawaban sendiri - selain bisa merayu ketertarikan pendengar, juga secara signifikan meningkatkan efek pengajaran. Ini adalah teknik yang biasa digunakan guru Huaxue.
"...Secara teori, ketika Agatha menurunkan kehangatan dalam wadah, udara akan perlahan mengembun menjadi cairan, menembus sekat berlubang pernapasan, dan terpuruk dalam kesedihan ke lapisan terdasar. Jadi saat kamu mengobservasi adanya cairan di bagian bawah, beri tahu kami."
Karena tak bisa diamati langsung, harus mengandalkan Sylvie yang mengobservasi wadah melalui sihir untuk mendeskripsikan perubahan strategi, Roland menjelaskan bagian ini secara detail.
Sylvie mengangguk dengan setengah percaya, "Benar bisa melihat cairan lolos? Bukan uap air dalam kaleng kan?"
"Tenang, cairan udara berwarna biru muda, sangat berbeda dengan uap air." Roland melambaikan tangan, "Dan dalam kehangatan itu, uap air sudah lama membeku menjadi kristal es." Kemudian dia membuat isyarat ke Agatha, "Kalau begitu mulailah."
"Tunggu... Mulut gua di dasar wadah ini tidak perlu ditutup?" tanyanya.
“Tunggu sebentar baru ditutup, kalau tidak udara di dalam tangki terlalu sedikit, perubahan yang jelas tidak bisa diobservasi.” Karena hanya uji coba, Roland memilih metode paling sederhana untuk menghisap udara——ketika suhu udara dalam tangki turun cepat, tekanan akan ikut turun, membuat udara luar terus mengalir deras ke dalam tangki. Dalam produksi reguler, cara ini jelas kerugian lebih besar daripada keuntungan karena napas tajam akan terus terbuang, membuang energi. Tapi Egatha menggunakan energi sihir, dan efisiensi pendinginannya jauh melebihi mesin pendingin mana pun, jadi Roland juga malas mempersiapkan pompa udara untuk mengisi.
Egatha menarik napas dalam-dalam, menekan kedua telapak tangannya pada menara distilasi.
Dalam beberapa detik, pipa saluran masuk mulai mengeluarkan suara siulan, tanda aliran udara yang deras memasuki pipa. Di sekitar mulut pipa, lapisan es putih mulai terlihat oleh mata manusia dengan kecepatan yang meningkat, terus meluas——uap air di udara cepat mengembun karena suhu rendah yang keluar, lalu menempel di dinding luar wadah. Anna mengubah kobaran api hitam menjadi benang halus, membersihkan kristal es yang terus menebal ini.
Tak lama kemudian, Sylvie berkata dengan terkejut, "Aku melihat cairan muncul di sekat, tapi lebih banyak lapisan es putih."
"Lapisan es putih mungkin uap air yang masuk, atau bisa juga karbon dioksida yang mengkristal," jelas Roland. "Mengingat kandungan karbon dioksida di udara sangat rendah, sebagian besar seharusnya uap air."
Jika dalam produksi resmi, udara yang dihisap ke menara distilasi harus melalui penanganan pengeringan terlebih dahulu. Kalau tidak, uap air yang mengembun ini mudah menyebabkan penyumbatan pada pelat stratifikasi dan lubang pembuangan, mengurangi efisiensi produksi.
Sekitar setengah keit kemudian, Sylvie melaporkan bagian bawah wadah telah terisi penuh oleh cairan biru, Roland baru memerintahkan Soraya untuk menyumbat pipa udara masuk dan menutupnya dengan lapisan kedap.
Berikutnya adalah tahap kritis peningkatan suhu.
Berdasarkan perbedaan titik leleh dan didih nitrogen dan oksigen, nitrogen akan mencapai titik didih lebih dulu, berubah menjadi gas dan lolos ke atas, sehingga tercapai pemisahan. Untuk suhu ini, ia tidak ingat angka pastinya, dan saat ini juga tidak ada metode pengukuran yang tersedia, hanya bisa mengandalkan keyakinan Agatha sendiri. Manifestasi konkretnya adalah: lubang pembuangan di puncak menara distilasi mengeluarkan gas, sementara cairan yang tersisa di bagian bawah semakin membiru - ini menandakan kemurnian oksigen cair terus meningkat.
Untungnya Agatha tidak asing dengan kendali energi sihir. Ia menyesuaikan amplitudo pendinginan dengan presisi, perlahan meningkatkan suhu kembali. Tak lama kemudian Sylvie juga mengobservasi fenomena pendidihan permukaan cairan. Pipa berlapis yang masuk ke air mulai mengeluarkan gelembung. Kaemo menggunakan metode pengumpulan gas dengan air, berhasil mengumpulkan beberapa botol gas dengan cepat.
"Inikah gas nitrogen?" Lily menyeringai, "Bahkan sama sekali tidak terlihat."
"Inilah pertanyaan pertama yang saya ajukan sebelumnya," Roland bertanya, "Bagaimana membuktikan perbedaannya dari udara?"
"Dinyalakan," Tili menjawab duluan, "《Kimia Dasar》menjelaskan bahwa pembakaran membutuhkan oksigen. Jika ini gas lain, seharusnya membuat kayu yang terbakar padam seketika."
“Kita akan tahu setelah mendinginkannya kembali menjadi cairan,” kata Agatha setelah berpikir sejenak. “Bukannya nitrogen mencair itu tak berwarna?”
“Atau dengan menyalurkan sisa cairan dalam wadah, membuktikan kemurnian oksigen juga bisa mengonfirmasi keragaman komposisi udara,” ujar Anna.
Suasana sepenuhnya menjadi panggung pertunjukan para juara akademik. Satu per satu metode pengujian diusulkan lalu didiskusikan, laboratorium hanya menyisakan suara segelintir orang. Roland melirik sekeliling, mendeteksi Nightingale, Andrea, Maisie dan para penyihir perempuan lainnya, Manajer Balai Kota, serta Kepala Ksatria Carter yang semuanya menunjukkan ekspresi wajah kebingungan. Komandan Angkatan Darat Pertama Kapak Besi tetap mempertahankan satu ekspresi wajah, seolah apapun yang diucapkannya pasti akan dianggukinya.
Roland menghela napas dalam hati. Rupanya pelajaran kimia kali ini agak melampaui batas pemahaman mereka.
Jika ada yang masih bisa merasakan antusiasme Yang Mulia Pangeran saat ini, mungkin hanya Kemo Steril dan Chames.
“Yang Mulia, ini benar-benar...luar biasa,” puji alkimiawan muda itu takjub. “Anda telah membuktikan kebenaran 《Kimia Dasar》. Tak ada alkimiawan yang menyangka udara biasa di sekitar kita memiliki komposisi begitu kompleks.”
“Dengan oksigen murni, bisakah kita mengamati reaksi oksidasi lebih intens? Saya jadi ingin melakukan banyak uji coba lagi,” kata Kemo dengan semangat.
Roland mengangguk, namun tiba-tiba sebuah ide lain muncul di benaknya.
Gas nitrogen adalah bahan baku utama untuk sintesis amonia buatan. Dalam kondisi suhu tinggi, tekanan tinggi, dan katalis, gas ini bereaksi dengan hidrogen menghasilkan amonia. Yang terakhir tidak hanya digunakan untuk memproduksi pupuk nitrogen, tapi juga untuk mensintesis nitrogen oksida guna menghasilkan asam nitrat. Namun untuk mewujudkan proses ini, masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan seperti pompa gas, tabung penyimpanan vakum, dan serangkaian peralatan reaksi kompleks. Meskipun kertas polos bisa berfungsi sebagai katalis, tetap diperlukan uji coba berulang.
Sekarang, dengan kemurnian oksigen dan nitrogen yang dimilikinya, mengapa dia tidak langsung memproduksi nitrogen monoksida?
Memang benar industri kimia memilih menggunakan amonia untuk membuat asam nitrat karena reaksi oksigen-nitrogen bersifat endotermik. Reaksi ini tidak bisa terjadi spontan dan membutuhkan pasokan energi eksternal seperti pengeluaran listrik—dengan memanaskan gas hingga ribuan derajat melalui busur listrik seketika. Inilah alasan mengapa tanah di daerah yang sering petir lebih subur. Justru karena itu, metode ini memerlukan peralatan canggih dan konsumsi energi besar, sehingga tidak cocok untuk produksi formal.
Tapi jika peningkatan kapasitas produksi mendesak, metode produksi ini paling efisien. Bahkan tidak perlu katalis, cukup dengan terus-menerus mengeluarkan listrik... atau menggunakan cara lain untuk mencapai suhu tinggi seperti busur listrik.
Roland secara alami teringat pada kobaran api hitam.
Efisiensi pemanasan kobaran api hitam tidak kalah dari busur listrik, dan beban untuk Anna juga sangat ringan. Cukup dengan memurnikan nitrogen-oksigen, mencampurnya secara proporsional, lalu menuangkannya ke reaktor tertutup, nitrogen monoksida akan terus dihasilkan.
Dia memutuskan untuk mencoba metode ini.
