天氣瓶結晶好看 但測不了天氣

2020-12-05 青島晚報電子報
天氣瓶結晶好看 但測不了天氣
青島全搜索電子報   2014.12.19 星期五

    馬上就要到聖誕節了，年輕人總是不願拘泥於送傳統禮物，各種創意點子層出不窮，比如最近網上時興的自製天氣瓶——透明玻璃瓶裡裝上幾種化學原料，隨著天氣變化長出各種漂亮結晶，以此判斷溫度，從結晶形態還能看出是否要陰天下雨。這個小瓶子真有這麼神奇嗎？
萌天氣瓶長「羽毛」測天氣
    天氣瓶受關注源自微博一條熱門微博，其中詳細介紹了天氣瓶的原理、做法，並附上網友自製天氣瓶的照片。圖中玻璃瓶內有羽毛狀、雪花狀結晶，看上去十分精緻，如同一件工藝品。簡介中寫著：「天氣瓶會隨氣溫、溼度的變化而形成羽毛、葉子般的結晶，氣溫越低結晶越多，比如颶風要來了，它會長出『羽毛』，很美麗，也提醒主人要注意身體。 」
    天氣瓶做法不難，將各種化學原料經過一系列加熱、溶解、攪拌後，封存於透明玻璃瓶中，放在窗臺上，就可以通過觀察瓶中液體產生的結晶來判斷天氣。若用墨水或色素給天氣瓶染色，更加夢幻。
    當蕨類狀或羽毛狀結晶逐漸增加時，表示會有寒冷、暴風雨天氣；當這些結晶減少時，則表示天氣溫暖；澄清透明的液體表示天晴、天熱或乾燥；有星星狀結晶像雪花般向下墜落時，則代表將下霜或下雪。
做天氣瓶不戴手套傷膚
    微博給出了自製天氣瓶的方法：準備硝酸鉀2.5克、氯化銨2.5克、常溫蒸餾水33毫升、酒精40毫升、粉狀天然樟腦10克。將硝酸鉀和氯化銨溶於水，將粉狀樟腦溶於酒精，將第一種溶液加到第二種溶液中，最好隔水30—40度加熱攪拌到澄清，冷卻後封存在試管或玻璃容器中。微博還提到一些注意事項：越天然的樟腦結晶效果越好；藥店酒精有不同濃度，濃度會影響結晶成果，可以多多嘗試；增加蒸餾水會增加結晶量；天氣瓶蓋子一定要密封，防止溶劑揮發。
    先不說實驗原理，單看原材料和製作步驟有沒有問題呢？記者諮詢了青島大學化學實驗中心高級實驗師馬兆立，他指出，硝酸鉀和氯化銨都是化學實驗室中的常見化學原料，溶解置換的過程沒啥問題。需要注意的是，氯化銨有一定毒性，氣味嗆人，不過做天氣瓶的劑量不大，只要不口服一般沒問題。馬老師還提醒，製作過程中一定戴手套，否則可能腐蝕皮膚。
瓶子很美但測不準天氣
    科學松鼠會成員、化學專業研究員孫亞飛撰文指出，18世紀末期歐洲出現了一種叫「風暴瓶」的東西，據說它可感應大氣環境中光、熱和氣壓的變化，瓶中的化學物質隨之發生變化，長出不同的結晶。這種瓶子運用於當時的航海領域，這就是天氣瓶的由來。
    同一瓶溶液，為什麼會出現不同的結晶形態？馬兆立認為，通過結晶的不同形態判斷天氣，其實是利用了溫度影響結晶和飽和度的原理。不同溫度下結晶的形狀大小不同，溫度還會影響飽和度，溫度高，試劑溶解得多，溫度降低後，原先溶解的試劑會因為溶解不了而析出，形成結晶。
    哪些因素影響天氣瓶的結晶呢？孫亞飛指出，天氣瓶中的結晶就是樟腦晶體，氯化銨與硝酸鉀在這個體系中並不會發生結晶。磁場、溼度、氣壓等因素對瓶中晶體的生長沒有影響，真正造成影響的主要因素是溫度以及溫度變化的速率。在這個體系中，樟腦會在20—30℃發生結晶，如果降溫速率很快，結晶體傾向於形成更多更長的分支，最終就像雪花一樣，而降溫很慢時，則傾向於針狀晶體，有些像雞毛撣子的外形。由此可以看出，瓶中晶體的變化至多只能反映環境溫度的變化過程，而氣壓、溼度等其他預報天氣的關鍵指標都無法體現。
    孫亞飛還說，問答網站the StraightDope做過實驗驗證天氣瓶效果，結果發現天氣瓶預測晴雨的準確率只有49%。即使把可能下雨而沒下的陰天也算進去，這種預報的準確率平均也只有53%。雖然這不算是嚴謹的科學研究，但從一個側面說明，天氣瓶預報天氣的效果比隨便亂猜好不了多少。
    「其實自己做個天氣瓶觀看晶體生長挺有意思。 」馬兆立說，僅享受樂趣就好，指望它能精準預報天氣是不太靠譜。如果之後想處理掉天氣瓶，一定記得不要將裡面的溶劑亂丟，要加大量水稀釋溶解後再倒掉，避免汙染環境。
    青島晚報/掌上青島/青網 記者 高靜文

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