“从昨天的课程中，我们发现，石灰石中碳酸含量非常丰富。我们还发现，要从石灰石中获取二氧化碳，只需用一种更强酸跟它反应。盐酸是最好的选择，不仅价格便宜，还能使石头表面一直保持清洁，保证反应的继续进行。今天我们的计划是，从石灰石中提取这种碳燃烧后的气体。实验装置跟制备氢的装置一样，即双颈广口瓶（如果实验室有的话），或者带有大软木塞的广口瓶，木塞上穿着两个孔（如果设备比较简陋的话）。往其中一个孔中插入一根直玻璃管，伸至瓶底，然后在玻璃管上放置一个玻璃漏斗，如果没有，可用锥形纸代替。然后从漏斗上缓慢倾倒盐酸，以免泡沫产生过快，导致盐酸溢出。往另外一个孔中插入一根弯管，用以导出瓶中释放的气体。
“这就是我们所需的实验装置——一个带大软木塞的广口瓶，软木塞上穿有两个孔。我将一把最坚硬的石灰石的碎片放进了这个瓶子。如果有一块大理石——比如某个破旧写字台的碎片——就更好了；如果没有，就只能用普通的石灰石了，只是它的杂质会污染液体罢了。我往里面加水，然后盖上软木塞，把直管插入液体中。现在我往里面倒一点盐酸，只见水中一阵骚动，如沸腾一般，这是因为石灰石中已经开始释放二氧化碳了。现在不用管它了，让它自己反应吧。我们只需要偶尔加点盐酸进去，让反应持续进行就可以了。”
“快拿水盆来收集这种气体。”见到叔叔将粗心地将反应装置撇在一旁，埃米尔便大声叫道。
叔叔回答道：“这里可以不用水盆。不用水盆我们照样能收集到二氧化碳。”
“但是有些二氧化碳被浪费了啊。”
“没事，浪费一点也没什么。二氧化碳的制备非常简单，而且非常便宜。只需买上几分钱的盐酸，然后从路边捡几块石头，就可以制备出二氧化碳。而且，我这种浪费也是有原因的。瓶中还有空气，我得用二氧化碳将它赶出来。
“现在空气差不多已经排空了。瓶中应该不会有空气了，即便是有，含量也极少。我将导气管插入一个广口瓶的底部。不一会儿，瓶中就会充满二氧化碳。”
朱尔斯说道：“但没有塞子它会跑出来的，即使不跑出来，也会混入空气。”
叔叔回答道：“不用担心。二氧化碳比空气重。二氧化碳经过导管到达集气瓶后，会沉到集气瓶的底部，逐渐聚积成厚厚的气层，将比它轻的空气排出瓶口，同时二氧化碳占据了它的位置。这样，二氧化碳就自底向上充满了整个集气瓶。如果我们将一个装满油的容器缓缓地注入瓶底的水中，会发生什么情况呢？由于水比油重，会聚集在容器的底部，然后逐渐上升，最后将油排出容器。二氧化碳导入充满空气的容器底部时，也发生了类似的作用。”
埃米尔说道：“我明白了，但我还有一个问题。油是否被水赶出了容器，可以通过它的颜色来判断，而空气和二氧化碳都是不可见的气体，如何才能知道所有的空气都被二氧化碳赶出来了呢？”
“虽然我们不能通过眼睛来判断，但我们可以借助火焰来了解真实的情况。二氧化碳是燃烧的敌人，它不允许任何火焰的燃烧。我会点燃一张纸条插入瓶口，如果纸条继续燃烧，说明瓶子的上半部分还有空气；如果纸条熄灭了，说明瓶中只剩下二氧化碳了。现在我来试一试。点燃的纸条还未伸入瓶颈就已经熄灭了，这证明二氧化碳已经上升到瓶口了。现在可以用这瓶二氧化碳来做后面的实验了。我先把实验装置放在一旁，现在已经不需要它了。等到我们再次需要时，只需往里面注入盐酸，让它与石灰石发生反应就可以了。
“这就是二氧化碳。它跟空气一样，是无色透明的气体。在石灰石中，化合作用将大量的二氧化碳禁锢在狭小紧实的空间内。因此，一块不到核桃大小的石头可以产生好几升的二氧化碳。我们刚刚从石头中赶出了一些，现在我们要把它赶回去，重新构成石头——即石灰石、白垩粉。我往装满二氧化碳的瓶子中注入了一些石灰水，用手掌紧盖住瓶口，然后加以震荡。石灰水就立即变成了酸奶一样的白色浑浊液体。我们让它稍置片刻，那些白色薄片就沉入瓶底，结出厚厚的一层。你们知道，这些白色薄片就是碳酸钙或者白垩，它是震荡石灰水和二氧化碳形成的化合物。这样，我们又得到了一个新的证据，证明石灰石中的确含有碳燃烧生成的气体。
“这种气体消失了，又一次被禁锢在了石头中，这种泥浆经过干燥和碾压后可以变回石头。现在我拿出二氧化碳的发生装置，重新制备二氧化碳，然后把它收集在这个瓶子中。我问你们，如果把点燃的蜡烛放进这种气体中，会发生什么呢？”
埃米尔回答道：“它会熄灭，跟点燃的纸条一样。”
朱尔斯补充道：“任何物质都不能在氧或空气以外的气体中燃烧。”
果然，蜡烛一靠进瓶口，便立即熄灭了，简直跟在氮中熄灭得一样迅速和彻底。不仅火焰立即熄灭了，连灯芯上的红点也立刻就消失了。
保罗叔叔继续说道：“尽管我们没有做任何实验，但我们可以确定，二氧化碳既不能维持燃烧，也不能维持生命。身处其中的动物会立即死亡，就像麻雀在氮中一样。现在让我们来证明二氧化碳比空气重。我们在收集二氧化碳的时候，不需要水盆的帮助。这已经证明了这一点。不过，我会给你们看一个更明显的证据。
“我们取两个容量和瓶口大小完全相同的瓶子。我右手拿的这个瓶子中充满了二氧化碳。我将一只点燃的蜡烛伸入瓶中，蜡烛会立即熄灭。我左手拿的这个瓶中充满了空气。我将一支点燃的蜡烛伸入瓶中，蜡烛火焰继续燃烧。现在我拿掉蜡烛，将右手中的瓶子逐渐倒立，同时将瓶口对准另外一个瓶子。实际上，这跟我把一瓶水倒进另一瓶水没有什么分别，把二氧化碳当做液体一样移入了一个瓶中。尽管看不见两个瓶子中气体的上下流动，但我们可以证明，两种气体发生了交换。二氧化碳较重，会沉降到下面的瓶子中，而空气较轻，会上升到上面的瓶子中。等过几分钟交换完成后，我将这两瓶气体放回原位，重新用点燃的蜡烛进行试验。试验的结果是：蜡烛可以在右边的瓶子中燃烧，这说明它里面不再含有二氧化碳了，而是空气。蜡烛在左边的瓶子中立即熄灭了，这说明原本助燃的空气被交换成了不助燃的二氧化碳。很明显，在这个过程中，两个瓶子中的两种气体发生了交换，但没有发生混合。
“现在听好了。在许多地方，地上经常有二氧化碳逸出，尤其是火山附近。地上有二氧化碳泉，就像地上有水的泉一样。最著名的二氧化碳泉位于那不勒斯附近的波佐利，人称狗窟。狗窟位于坚硬的山岩中，洞穴内的空气不仅温暖潮湿，还有一股厚重的土腥味，四处的泥土中都会冒出气泡。”
“狗窟有一个掌管人。为赚取游客的金钱，他会让狗表演一种恐怖的游戏。为防止狗跑掉，他用绳子把狗的四条腿捆住，然后把它放到狗窟中的地面上，他本人也站在那里不动。从表面上来看，似乎完全没有危险，里面的气体既没有臭味，也没有污秽，而且狗的主人也毫无惧色地站在洞穴中。躺在地上的狗却发出了痛苦的悲鸣，在地上抽搐翻滚，目光黯淡，头也昏昏沉沉，似乎已经濒临死亡。这时，主人把它带出了狗窟，解开了绑在腿上的绳子，让它呼吸纯净的空气。狗慢慢地恢复了正常，挣扎着站起来，仍是头晕眼花，行动迟缓呆滞，然后飞也似地跑开了，很明显是惧怕第二次折磨。
“是狗的主人对它进行了训练吗？如果不是主人训练它装死，为什么站在一旁的主人没有丝毫的不适呢？狗并没有装死，它的确是到了垂死的边缘。经过每天数次的折磨后，它深知它受尽痛苦的原因，所以它非常不愿意被拉去表演。每次见到远处陌生的游客时，它就变得愁眉苦脸，脾气暴躁，高声狂吠，希望能够吓跑游客。每次表演时，主人总要用牵着皮带，将它拖进洞窟。这可怜的动物只能耷拉着耳朵，夹着尾巴，以示反抗。等到游客离开，酷刑一过，它就立刻变得活蹦乱跳，兴奋不已。
“狗窟固然出名，但它的原理却非常简单。我说过，狗窟的地面会冒出二氧化碳。这种气体不能维持呼吸，动物只要吸上几口就会死亡。而且，二氧化碳比空气重，狗窟中的二氧化碳不是均匀分布的，而是贴近地面，大约形成半米深的气层。当主人站在狗窟中间时，它仅仅到主人的膝盖，而狗是躺在地上的，因此完全沉浸在二氧化碳中。而主人呼吸不到这种有害气体，所以没有丝毫的不适。狗只能呼吸到二氧化碳，因此变得奄奄一息。但如果狗的主人也躺在地上的话，他就会面临跟狗一样的悲惨命运。
“狗窟中不断有二氧化碳补充，但也不断有二氧化碳从窟口逸出，在空气平静的时候，会形成一种气流。这种气体是看不见的，所以人们在穿过它时根本不会注意到它的存在。它流经岩床时会沙沙作响，掠过草地时却悄无声息。可以通过点燃的蜡烛来检验它的存在。蜡烛不能在这种气体中燃烧，只要蜡烛火焰一浸入这种气体，就像浸入水中一样立即熄灭。这种方法可以测出这种气硫延伸到洞窟外的距离，超过这个距离之后，就会被空气冲散。”
“要不是狗窟离我们太远，我一定要去参观一下。”朱尔斯说道。
叔叔接着说道：“我也想去参观一下这个奇妙的洞窟，但我不希望那只狗再遭受痛苦的折磨。我只需用点燃的蜡烛来做一下实验，先在洞窟中举高蜡烛，然后再慢慢贴近地面，看看蜡烛是否会熄灭。
“如果只需要做这样的测试，我们根本不必到波佐利去，因为我们在这里就可以模拟出狗窟的所需的条件。我们可以把广口瓶当做是狗窟，在二氧化碳发生装置制造出的二氧化碳代替狗窟地面的二氧化碳。在这里，我们只需要一个广口瓶即可。二氧化碳流经导气管，聚集在广口瓶的底部，二氧化碳由于自身重量聚积在瓶底，随着气层的变厚，等体积的空气也被逐渐排出。两种气体都是无色透明的，所以没有任何东西能指示二氧化碳层的厚度。但是，根据二氧化碳发生装置冒泡的活跃程度，我们可以预测集气瓶中有一半二氧化碳的时间点。这时，我会断开集气瓶与发生装置的连接。”
“如果我没有弄错的话，现在可以断开发生装置了。现在，我们已经模拟出了一个人造的狗窟——一个底部是二氧化碳，顶部是空气的玻璃集气瓶。底部的二氧化碳和顶部的空气都是无色透明的，看起来没有什么分别。因此，通过眼睛是无法看出这条生死分界线的。虽然我们看不见这分界线，但它是真实存在的。
“我将一根点燃的蜡烛慢慢深入瓶中，用以检验它的成分。起初它燃烧得非常旺盛，再往下的时候仍然在燃烧，最后到达一个点后，便开始昏暗起来。此处便是两种气层的分界线，如果我把蜡烛伸入到分界线以下，完全浸入二氧化碳的包围中，它就会立即熄灭。这就是朱尔斯想看的情景——点燃的蜡烛在模拟狗窟中的行为。随着蜡烛火焰位置的高低变化，火焰会燃烧或者熄灭。
“现在我们假设，广口瓶中有两个高矮不同的动物，矮的动物完全沉浸在底部的二氧化碳层中，而高的动物的头部则位于顶部的空气层中。由于吸入了一种不能维持生命的气体，矮的动物很快就会死去；而高的动物可以呼吸到大量的纯净空气，不会感到任何不适。狗和人在洞窟中的相对位置也是如此，狗处在底层的二氧化碳中，而人的头部处在顶部的空气中。”
