Terkesima oleh kilauannya, anak-anak lelaki itu sering berbicara satu sama lain tentang batu emas yang, meskipun penampilannya mewah, ternyata terbuat dari belerang dan besi yang sama dengan yang digunakan untuk membuat bubuk hitam pada gunung berapi buatan, tetapi dengan jumlah sulfur ganda. Batu megah yang ditinggalkan oleh paman mereka, suka mereka pukul dengan baja, di suatu tempat gelap untuk menghasilkan kilatan bunga api yang terang.
Selanjutnya, dengan arahan Paman Paul, mereka memutuskan untuk mengunjungi beberapa gunung di daerah mereka untuk mencari lebih banyak batu seperti ini. Begitu suksesnya pencarian mereka, sehingga lemari Jules dipenuhi dengan potongan-potongan pirit besi dengan berbagai ukuran dan tingkat kecemerlangan yang berbeda-beda. Ada beberapa yang kuning keemasan, bentuknya berfaset-faset seolah-olah seorang pendekar telah bertekad untuk memolesnya. Sementara yang lain tidak berbentuk dan lebih berwarna abu-abu besi. Paman Paul mengatakan kepada mereka bahwa yang pertama adalah kristal, dan bahwa sebagian besar zat dalam kondisi yang sesuai dapat mengambil bentuk teratur di mana sisi halus mengatur diri mereka sendiri menurut hukum geometris. Zat tersebut kemudian dikatakan terkristalisasi.
“Kita akan kembali ke topik ini nanti jika ada kesempatan,” katanya; “Tetapi hari ini hal-hal lain menuntut perhatian kita. Selama ini kita hanya berdiskusi, berbicara bersama, mendukung pernyataan kita dengan berbagai fakta yang diambil dari sana-sini di sekitar kita. Kamu harus menyiapkan pikiranmu untuk ide dan ekspresi tertentu. Dan sekarang setelah kalian matang untuk itu, kita akan belajar sedikit tentang kimia yang nyata; yaitu, kita akan melakukan beberapa eksperimen. Untuk melihat, menyentuh, merasakan, menangani, dan mencium sendiri, dan untuk mengamati di waktu luang, itulah satu-satunya cara untuk belajar dengan cepat dan baik. Jadi, kita akan melanjutkan eksperimen kita.”
Bolehkan kita melakukan banyak eksperimen?” tanya anak-anak itu dengan bersemangat.
“Sebanyak yang kamu mau, anak-anakku. Sepanjang masa, kimia tidak akan pernah berakhir.”
“Oh, bagus sekali! Kami tidak akan pernah bosan dengan eksperimen. Dan bolehkah kami mengulanginya sendiri seperti yang kami lakukan dengan gunung berapi buatan? Itu akan membuat dua kali lebih menyenangkan.’
“Jika hal itu tidak berbahaya, tidak ada alasan bagimu untuk tidak melakukan eksperimen sendiri. Ketika ada bahaya, saya akan memberitahu kalian sebelumnya tindakan pencegahan apa yang diperlukan. Saya mengandalkan Jules untuk memimpin, karena saya tahu seberapa hati-hati dan bagaimana terampil dia.’
Mendengar kata pujian ini, pipi anak yang lebih tua itu merona merah.
“Sekarang, kita akan memulai dengan apa?” kata Paman Paul. “Kita harus mulai dengan zat yang memainkan peran paling penting, udara. Ijinkan aku memberitahu Anda di awal, jika Anda belum mengetahuinya, bahwa udara membentuk selubung di sekitar bumi yang dikenal sebagai atmosfer yang diperkirakan memiliki ketebalan kira-kira lima belas liga. Ini adalah zat yang sifatnya sangat halus, begitu tidak berwujud dan tidak terlihat sehingga orang pada awalnya terkejut mendengarnya dibicarakan sebagai materi. ‘Apa!’ mereka berseru, ‘udara adalah materi? Udara memiliki berat?’ Ya, anak-anakku, udara adalah materi dan dapat ditimbang. Dengan instrumennya yang halus, fisika dapat menimbang udara, dan ini mengajarkan kita bahwa satu liter materi tak kasat mata ini beratnya satu dan tiga persepuluh gram. Itu sangat ringan jika dibandingkan dengan berat timbal, memang benar; tapi itu sudah cukup berat jika dibandingkan dengan zat lain yang akan segera kita pelajari.’
“Apakah ada benda yang lebih ringan dari udara?” tanya Jules heran. “Namun orang-orang berkata, ‘ringan seperti udara’, seolah-olah tidak ada hal lain yang seringan udara.”
“Biarkan mereka mengatakannya, tetapi yakinlah bahwa ada hal lain yang berkaitan dengan berat, ada yang lebih ringan dari udara sebagaimana kayu lebih ringan daripada timah hitam. Udara tidak berwarna dan, karena alasan itu, tidak terlihat. Namun, pahamilah apa yang saya sampaikan: ketika saya mengatakan ‘tidak berwarna’ dan ‘tidak terlihat’, Saya berbicara tentang udara dalam jumlah kecil; dalam volume besar hal itu tidak lagi benar. Air akan membantu kita untuk memahami hal ini. Di dalam gelas atau botol, air terlihat tidak berwarna; tetapi pada badan air yang dalam, seperti di danau atau laut, air menunjukkan warna birunya sesuai dengan kedalaman air. Begitu juga dengan udara: udara memperlihatkan semburat biru, tetapi sangat pucat sehingga agar dapat terlihat jelas diperlukan ketebalan udara yang sangat besar. Itu menjelaskan mengapa langit berwarna biru: ketebalan lapisan atmosfer (sekitar lima belas liga, seperti yang saya katakan sebelumnya) memunculkan warna aslinya, yang tidak terlihat oleh mata pada lapisan udara dengan ketebalan sedang.
“Tidak terlihat, halus, tidak berwujud, lolos dari genggaman jari, udara tampaknya menghadirkan kesulitan yang tidak dapat diatasi bagi siapa pun yang ingin mempelajarinya dengan cermat. Jika kita ingin memasukkan udara ke percobaan yang akan mengungkapkan sifat-sifatnya, kita harus mengambil udara dalam jumlah tertentu, memisahkannya dari atmosfer, menutupnya dalam semacam wadah, membuatnya mengalir ke arah ini atau itu seperti yang kita pilih, membawanya dari satu tempat ke tempat lain, memaparkannya kesana dan kesini sesuai dengan kondisi yang kita inginkan. Singkatnya, membuatnya patuh pada kendali kita seakan kita menjadikannya seperti sepotong batu atau kerikil. Tapi bagaimana kita bisa melihat yang tak terlihat, memahami yang sulit dipahami, menangani yang tak berwujud! Anda lihat, kesulitannya tidaklah kecil.”
“Sepertinya kesulitannya begitu hebat bagiku,” jawab Jules, “sampai-sampai aku tidak bisa menebak bagaimana cara mengatasinya. Tapi aku terlalu percaya padamu, Paman, untuk meragukan bahwa kita akan berhasil.”
“Kita harus; kalau tidak, kita akan tetap tertahan di bagian awal. Dan itu akan sangat disayangkan, karena udara bukan satu-satunya hal yang membuat kita lebih baik. Ada banyak zat lain yang sama tidak terlihat, sama halusnya, sama tidak berwujudnya seperti udara, yang sangat penting. Mereka semua akan tetap tidak kita ketahui jika kesulitan kita saat ini tidak dapat diatasi; dan ilmu pengetahuan besar zaman kita, kimia, ibu dari keajaiban industri, baru akan ditemukan di masa depan ketika seni menangani yang tidak berwujud telah dikuasai. Semua zat ini, yang memiliki kualitas udara yang halus dan sulit dipahami, dikenal dengan nama umum gas. Udara itu sendiri adalah gas.”
“Apa yang dibakar di lampu gantung di kota-kota kita adalah gas, tetapi bukan satu-satunya. Ada banyak lainnya, masing-masing dengan kualitas khasnya sendiri. Jadi, kata gas adalah istilah umum yang kita gunakan untuk menyebut semua zat yang memiliki kekuatan atau ketipisan yang mirip dengan udara; dan jika kita biasanya membatasinya pada gas yang menghasilkan cahaya, itu karena yang terakhir ini jauh lebih dikenal oleh kita semua daripada yang lain kecuali udara. Dalam bahasa biasa, istilah umum demikian dimonopoli oleh satu zat tertentu.
“Tetapi untuk kembali ke masalah kita, bagaimana kita bisa menangani udara, bagaimana cara mengamati berbagai gas? Akan saya tunjukkan. Misalkan kita ingin mengumpulkan udara yang berasal dari paru-paru kita, napas kita, singkatnya. Saya mencelupkan gelas ke dalam mangkuk berisi air dan mengisinya, setelah itu saya membalikkan gelas di dalam mangkuk dan mengangkatnya. Selama pinggiran gelas tetap terendam air, air di dalam gelas tidak akan habis keluar. Air, tetapi ditahan di dalam gelas dengan ketinggian air di gelas yang terbalik lebih tinggi dari ketinggian permukaan air di dalam mangkuk. Dari pandangan mata anda aku melihat bahwa pengangkatan air dan menahannya tidak bergerak di atas permukaan cairan di sekitarnya membuatmu terkejut. Saya akan kembali ke sini sebentar lagi dan menjelaskan penyebabnya; tapi sekarang mari kita lanjutkan dengan percobaan kita. Ini gelasnya, penuh air dan diangkat dengan satu tangan, dengan pinggirannya terendam. Sekarang dengan tabung gelas atau, jika perlu, dengan buluh
atau sedotan besar saya meniup di bawah gelas, dan udara dari paru-paru saya membuat gelembung air. Karena sifatnya yang sangat ringan, ia membuat jalan ke atas dalam butiran-butiran besar melalui isi gelas hingga mencapai dasar gelas yang terbalik. Saat napas atau, untuk mengekspresikannya dengan lebih baik, udara yang dihembuskan terkumpul di bagian atas gelas, air yang dipindahkan turun dan masuk kembali ke mangkuk. Dengan melakukan hal ini, Saya telah mengumpulkan napas saya; ada di gelas, siap menjalani tes apa pun yang kita pilih untuk dilakukan.”
“Betapa mudahnya!” seru Emile, sangat terkesan dengan apa yang baru saja dilihatnya.
“Hampir selalu begitu, anakku, sangat mudah ketika kita tahu caranya, sangat sulit ketika kita tidak tahu.”
“Jadi gelas ini menampung apa yang kita keluarkan dari mulut kita ketika kita meniup lilin; maksud saya, gelas ini diisi dengan nafas. Tentu hal yang menarik untuk mengumpulkan apa yang tidak dapat dilihat atau dirasakan. Ketika saya menggembungkan pipi untuk meniupkan napas, saya tidak melihat apa-apa sama sekali; namun saya baru saja melihat nafasmu naik melalui air dan membuatnya menggelembung.”
“Gerakan di dalam air membuat Anda seolah-olah melihat apa yang pada dasarnya tidak terlihat.”
“Sekarang airnya tenang lagi, saya tidak melihat apa-apa, meskipun saya yakin pada bagian gelas yang terlihat kosong itu benar-benar ada sesuatu di dalamnya; karena saya melihat sesuatu datang dan menggantikan air, yang turun perlahan di gelas itu. Bagaimanapun juga, menurutku sangat lucu jika gelas itu penuh dengan napas Paman Paul. Bolehkah saya mencoba mengisinya dengan napas saya?”
“Tentu saja; tetapi pertama-tama Anda harus mengosongkan apa yang sekarang ada di dalam gelas.”
“Mengosongkan? Tapi bagaimana caranya?”
“Lewat sini.”
Sambil berkata demikian, Paman Paul mengambil gelas itu dan memiringkannya cukup untuk membiarkan sebagian dari pinggirannya muncul ke permukaan air, lalu sesuatu keluar dengan suara menggelegak.
“Sudah hilang,” teriak Emile. “Entah siapa yang mau, mengejarnya dan menangkapnya di udara di mana ia telah menghilang.”
Saat gelas diisi ulang dengan air, Emile mengambil sedotan dan meniup seperti yang dilakukan pamannya, mengendalikan otot-otot pipinya sehingga dia bisa melihat gelembung-gelembung itu naik satu per satu; dan dia sangat senang melihat dengan begitu mudah napasnya dapat terkurung dengan aman dalam gelas, sesuatu yang dia pikir pasti selalu tidak terlihat dan tidak dapat diatur.
“Ini segera selesai,” katanya, ketika gelas itu penuh. “Aku bisa mengisi botol besar dengan nafasku semudah mengisi segelas. Bolehkah, Paman Paul?”
“Boleh, Nak. Jika Anda menikmati eksperimen membotolkan napas Anda, saya sendiri menikmati antusiasme Anda.
Sebotol kaca bening besar dengan leher lebar berdiri di atas meja, ditempatkan di sana oleh Paman Paul untuk eksperimen selanjutnya. Emile mengambilnya dan pergi ke mangkuk, tetapi segera melihat bahwa mangkuk itu tidak cukup dalam untuk mencelupkan botol ke dalam untuk mengisinya dan kemudian tidak memungkinkan untuk mengangkat botol itu dengan mulut di bawah air seperti yang baru saja dilakukan dengan gelas kaca. “Lihat,” katanya, setelah beberapa usaha yang sia-sia; “cara Anda melakukannya seperti dengan gelas tidak akan berhasil. Apa yang harus saya lakukan?”
“Karena kesulitannya tidak berlaku jika kita mengisi botolnya langsung, Mari kita putar botol ini. Awasi aku.”
Kemudian Paman Paul meletakkan botol itu di atas meja dan mengisinya dengan air dari teko. Kemudian, sambil menekankan telapak tangan kirinya di atas mulut botol sebagai sumbat, dia mengambil botol di tangannya yang lain, membaliknya, dan mencelupkannya lalu berhenti di dalam mangkok dengan posisi tetap seperti itu. Kemudian dia melepaskan tangan kirinya, dan botol dengan lehernya terendam mempertahankan isi cairannya tertahan di atas permukaan air baskom, tanpa kehilangan air setetes pun.
“Kau selalu menemukan jalan keluar, Paman Paul,” kata Emile, senang dengan cara mudah mengatasi kesulitan ini.
“Kita harus melatih sedikit kecerdikan, anakku; karena jika tidak, apa yang bisa kita capai dengan keterbatasan peralatan yang disediakan desa kecil kita? Keterampilan akan menutupi kekurangan peralatan kita.”
Emile meniup, mengisi botol dengan napas dalam beberapa menit. Kemudian, setelah Jules juga melakukan tindakan selanjutnya, untuk sedikit membiasakan diri menangani gas, paman mereka melanjutkan:
“Mengapa air di dalam gelas dan di dalam botol tetap berada di atas permukaan air yang ada di dalam mangkuk? Inilah yang harus kita cari tahu meskipun tidak semua detailnya akan kita pelajari, karena mempelajari semuanya membawa kita keluar dari kimia ke fisika. Penjelasan singkat saja sudah cukup untuk menunjukkan kepada Anda penyebab dari apa yang sekarang membuat Anda terkejut, hanya itu yang saya usulkan saat ini.
“Udara, saya katakan, dapat ditimbang sama seperti zat lainnya; dan beratnya telah ditemukan, yaitu satu gram dan tiga desigram per liter, seperti yang saya katakan sebelumnya. Itu sangat ringan. Tetapi tebal atmosfer setidaknya lima belas liga. Ini pasti membuat sejumlah besar liter udara menumpuk satu di atas yang lain. Kemudian karena atmosfer memiliki berat maka atmosfer pasti menekan dengan semua kekuatannya pada benda-benda yang terbenam di dalamnya. Itupasti menekan benda-benda itu dari atas, dari bawah, dari kanan, dari kiri, dari segala arah. Ini menekan, misalnya, pada air di mangkuk kita; dan tekanan udara yang diteruskan oleh cairan ke mulut botol, menahan air yang ada di dalam botol tetap berada di atas permukaan air dalam mangkuk.
“Sebuah eksperimen yang mencolok akan meyakinkan Anda tentang dorongan yang diberikan oleh atmosfer ini. Di atas mulut botol berisi air, kita meletakkan selembar kertas basah, dan sementara ini kertas ini ditahan dengan dengan satu tangan, botol itu dibalik dengan tangan lainnya. Kemudian tangan yang memegang kertas itu dapat ditarik kembali tanpa keluarnya setetes air pun dari botol yang dibalik. Atmosfer yang mendorong ke segala arah, ke atas maupun ke bawah, yang menahan air keluar. Kertas berfungsi untuk menjaga agar udara tidak memasuki massa cair dan memecahnya, yang akan segera menyebabkan keluarnya air dari botol.
“Dan akankah kita mencoba eksperimen yang luar biasa ini?” tanya anak-anak itu, dengan penuh rasa ingin tahu.
“Haruskah kita mencobanya? katamu. Apakah menurutmu aku akan memberitahumu tentang itu jika kita tidak akan mencobanya? Langsung saja! Ini botol kita, dan ini kertas dan air; tidak ada lagi yang diperlukan.”
Botol itu diisi sampai penuh dan selembar kertas basah diletakkan di atas mulutnya. Dengan tangan kanannya, Paman Paul mengangkat botol di bagian bawahnya, sambil jari tangan kirinya menahan di atas kertas. Kemudian dengan hati-hati dia membalikkan botol, melepaskan tangannya dari kertas, dan selesai: tidak ada setetes air pun yang keluar dari botol, meskipun lehernya mengarah ke bawah. Emile, yang lebih bersemangat dari sebelumnya, tidak bisa menahan diri.
“Air itu tetap baik-baik saja!’ dia berkata, “tidak setetes pun keluar dari botol, dan botol itu juga terbalik. Jika ada gabus di dalamnya, benda itu akan cukup wajar bisa menyumbat air; tetapi kertas tidak menyumbat botol; jika Anda meniup kertas itu, maka kertas itu akan hilang. Berapa lama air akan tetap seperti itu? ‘ ‘
“Selama kamu mau; selama seseorang memiliki kesabaran untuk memegang botol seperti yang saya pegang sekarang.”
“Tapi sepanjang waktu airnya mencoba untuk keluar bukan? Airnya menekan
dan akan jatuh jika bisa!”
“Ya, itu terus menekan, dan cenderung jatuh, tetapi tekanan atmosfer yang lebih kuat menahannya.”
“Dan bagaimana jika kita mengambil kertas itu?”
“Air akan segera habis, seperti yang sering kita lihat dari botol atau teko yang miring ke samping, atau, terlebih lagi, dari yang terbalik. Selembar kertas ini menutup mulut botol sehingga air dan udara ditempatkan dalam posisi tepat saling mendorong satu sama lain. Tanpa itu air akan menyelinap melewati udara, udara melewati air, dan saat mereka saling menghindari, botol akan segera menjadi kosong. Letakkan dua batang besi dengan ujungnya saling menekan satu sama lain, maka akan ada perlawanan timbal balik. Itulah yang terjadi ketika kita meletakkan selembar kertas di antara udara dan air. Tetapi jika batang-batang besi itu dibelah-belah menjadi dua ikat jarum yang sangat halus yang saling mendorong, ujung ke ujung batang yang halus ini akan menerobos, menembus satu sama lain seperti yang terjadi dengan udara dan air ketika tidak ada kertas untuk memisahkannya.
“Kembali lagi ke botol yang digunakan Emile untuk menyimpan nafas yang ia meniup ke dalamnya. Selama mulut botol dicelupkan ke dalam mangkuk, air yang dikandungnya tidak akan habis, tetapi tertahan di atas permukaan air sekitarnya oleh kekuatan udara yang mendorongnya. Sekarang, apa yang akan terjadi jika alih-alih botol ini, kita menggunakan wadah yang sangat tinggi, sebuah tabung, misalnya, yang tertutup di ujung atasnya? Akankah tabung ini, berapa pun panjangnya, tetap penuh ketika diangkat dari air? kecuali ujung bawahnya? Tidak. Jika tabung dinaikkan hanya sampai setinggi sepuluh meter di atas permukaan air, itu akan tetap penuh; tetapi jika diangkat melebihi ketinggian ini, bagian tabung di atas sepuluh meter akan kosong. Tekanan atmosfer dapat menahan kolom air hanya hingga ketinggian sepuluh meter; itu adalah batas ekstrim. Wadah kita di sini, seperti yang Anda lihat, masih berada dalam batas ketinggian ini. Betapapun besar atau tinggi botol-botol kita, tidak ada resiko tekanan atmosfer tidak dapat menahan air yang mengisinya karena botol itu terlalu panjang.
“Akhirnya, misalkan kita ingin memindahkan sejumlah gas dari satu bejana ke bejana lain, atau biasa dikatakan mentransfusikannya. Gas ini, sekali lagi, adalah nafas kita, yang akan sangat berguna untuk tujuan demonstrasi yang saya rencanakan. Saya mengisi gelas dengan nafas dengan meniup melalui tabung dengan cara yang baru saja ditunjukk
an. Sekarang saya mengusulkan untuk membuat volume gas ini masuk ke wadah lain, atau mungkin saya ingin mentransfer hanya setengahnya. Saya mengisi Gelas kedua ini dengan air dan balikkan ke dalam mangkuk sehingga hanya pinggirannya saja yang terendam. Gelas pertama, deng
an hanya pinggirannya yang masih berada di dalam air, kemudian dimiringkan ke samping di bawah gelas yang lain, sehingga udara yang dikandungnya keluar dalam gelembung dan masuk ke gelas kedua, seluruhnya atau sebagian, seperti yang saya pilih.
“Untuk menuang cairan, misalnya untuk menuangkan anggur dari satu botol ke botol lain, corong digunakan, seperti yang Anda tahu. Perkakas yang sama sering sangat berguna untuk menuangkan gas; tetapi corong kimia, yang kemungkinan akan bersentuhan dengan segala macam cairan korosif, terbuat dari kaca, zat yang sangat tahan korosi. Selama yang akan ditransfusikan hanya gas, sudah cukup untuk menambahkan corong timah sederhana pada peralatan sederhana kita. Tetapi jika kita memiliki corong kaca itu akan lebih baik dan lebih sesuai dengan praktik kimia. Lebih jauh lagi, kaca memiliki satu keunggulan yang tak ternilai dibandingkan timah: transparan, dan dengan demikian memungkinkan kita untuk melihat semua yang terjadi di dalamnya. Tetapi jika kita tidak memiliki yang lain selain corong timah, itu tidak akan serta merta menghentikan pekerjaan kita.
“Corong atau yang sejenisnya sangat diperlukan untuk mentransfusikan gas dari wadah apapun ke botol dengan leher sempit seperti botol pada umumnya. Tentu saja transfusi dilakukan di bawah air. Botol, diisi dengan air dan ditahan sampai mulut botol terendam. Kemudian di dalam air, corong dimasukan ke dalamnya. Setelah selesai, toples atau apa pun yang berisi gas dibawa ke bawah corong dan dimiringkan sedikit demi sedikit sampai gelembung gas keluar ke dalam mulut corong yang melebar dan mengalir dari sana ke dalam botol.
