天氣預報瓶

天氣預報瓶

風暴瓶(Storm Glass),是一種可能的天氣預報工具。密閉的玻璃容器中,裝入數種化學物質組成的透明溶液。根據外界溫度改變,瓶內會展現出不同型態的結晶,預報天氣的變化。經試驗未見明顯預示天氣能力,更趨向於一種裝飾品 。

基本信息

簡介

天氣預報瓶 天氣預報瓶

風暴瓶Storm Glass),是一種天氣預報工具。密閉的玻璃容器中,裝入數種化學物質組成的透明溶液。根據外界溫度的改變,瓶內會展現出不同型態的結晶,預報天氣的變化。

暴風瓶是一種用來指示天氣的設備,本體為一個裝滿溶液的密封玻璃瓶,使用者可以通過查看瓶子裡溶液的情況來預測天氣。
瓶子裡的溶液是幾種物質的混合溶液,通常包括蒸餾水、乙醇、硝酸鉀、氯化銨和樟腦。這種獨特的配方是由作為小獵犬號的指揮官的羅伯特·菲茨羅伊陪同查爾斯·達爾文進行航行時發明的。
海軍上將羅伯特·菲茨羅伊在1834〜1836年間陪同查爾斯·達爾文探險。除了海軍的工作,菲茨羅伊也是氣象學的先驅。小獵犬號上達爾文所使用的部分儀器,包括精密計時器和晴雨表,也被菲茨羅伊用來指示天氣。這次探險在航行中將蒲福氏風級作為風力觀測單位也開創了一個先河。

現代研究證實,溫度是影響瓶內結晶型態的最主要因素;與天氣的對應關係幾乎成隨機分布,無預測價值。雖然不能用來預報天氣,但天氣瓶隨著外界溫度展現出多變的晶體變化,仍可作為一個美麗的裝飾。也可做為有趣的科學教材,學習溶液的配置與結晶行為。

原理

瓶內結晶的變化,主要是由於溶液內的樟腦在乙醇內的溶解度會隨著溫度變化。而硝酸鉀、氯化銨和水是為了控制在晶體高速生長過程中的連續成核。溫度改變時,樟腦的結晶析出,溫度的變化速度,則會影響結晶的成長大小與結構。這些因素加總起來,造成瓶內晶體型態萬千的美麗變化。

現代研究證實,溫度是影響瓶內結晶型態的最主要因素;與天氣的對應關係幾乎成隨機分布,無預測價值。雖然不能用來預報天氣,但 天氣瓶隨著外界溫度展現出多變的晶體變化,仍可作為一個美麗的裝飾。也可做為有趣的科學教材,學習溶液的配置與結晶行為。

牽扯到靜電和玻璃量子通道(因為玻璃瓶密封),與此同時瓶子與瓶外微弱的氣壓差也會有影響,(溫度也有微弱影響),以上條件均可影響氯化銨,硝酸鉀,樟腦溶解度,下雨會出現羽毛雪花狀沉澱。

現象

在那次歷史性的航行途中,菲茨羅伊地紀錄下了暴風瓶對於天氣的預測:如果液體很澄清,說明天氣將會是晴好的;如果液體是朦朧的,有時伴有沉澱,那么天氣也會像溶液一樣多雲;如果溶液中有沉澱懸浮,就預示著潮濕的天氣或者下霜;如果懸浮的沉澱和朦朧的液體並存,說明暴風雨將會到來;如果在晴朗的冬日裡液體中有沉澱懸浮,就說明要下雪了;如果在暖和的日子裡或者下雪的冬天,液體中有大塊的沉澱,說明將會陰天;如果在杯底有晶體析出,說明要下霜了;如果在頂部有螺鏇紋,說明要起風了。

製作

材料

2.5g硝酸鉀、2.5g氯化銨、33ml蒸餾水、40ml乙醇、10g樟腦

流程

第一步、取10g樟腦(注意,必須是天然樟腦)

第二步、無水乙醇40mL

第三步、取硝酸鉀,氯化銨共5g。蒸餾水33mL

第四步、將氯化銨硝酸鉀溶液倒入指定容器中

第五步、將樟腦乙醇溶液倒入充分混合

第六步、將蒸餾水加熱,並溶解硝酸鉀和氯化銨,加入乙醇,隨後加入樟腦,將溶液放置在帶軟木塞的試管里。

注意事項

製作暴風瓶很多年的馬克·福特給我發來email說,即便很純淨的人造樟腦,在製作過程中或多或少會有冰片雜質混入。經驗告訴他,天然樟腦的效果要比人造樟腦的效果好,也許與人造樟腦里的雜質有關。

先配好硝酸鉀和氯化銨的水溶液,以及樟腦的乙醇溶液。之後,緩慢地混合兩種溶液(將水溶液倒進乙醇溶液效果更好)這也有助於使溶質充分溶解。福特先生從來不用軟木塞封口,取而代之的是將溶液直接玻封在小試管里。

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