閆飛云

風暴瓶,一個裝滿溶液的密封玻璃瓶。如今,這可是一種頗受歡迎的天氣預報工具呢!根據天氣的改變,瓶內會展現出不同形態的結晶,預報天氣的變化。風暴瓶因何這么神奇呢?其實,它的奧秘不在“瓶”上,而是其內部的“水”,讓我們一起來揭秘吧!
預測原理并不難
風暴瓶里的溶液可不是簡簡單單的水,而是幾種物質的混合溶液,通常包括蒸餾水、乙醇(我們生活中所說的酒精)、硝酸鉀(化肥中的主要成分之一)、氯化銨(干電池中的一種成分)和樟腦(家中經常用來驅蟲,具有強烈的氣味)等原料,這些都是簡單的化學物質。
這一獨特的配方是由英國地理學家羅伯特,菲茨羅伊陪同生物學家查爾斯·達爾文進行航行時發明的。航海途中,他們屢受惡劣天氣的影響,但局限于歷史條件,當時沒有先進的天氣預報技術。這時,菲茨羅伊想出了通過空氣的溫度與濕度進行天氣預判的方法,這開創了后世天氣預報的先河,同時也奠定了風暴瓶的誕生。
現代科學已經證實,天氣發生劇烈變化時,空氣的溫度與濕度也會產生相應的變化。例如下雨時,空氣溫度下降,而濕度會增加很多;天氣干燥時,溫度高而濕度低;起霧時,空氣溫度不會有太明顯改變,但濕度會大幅度增加。基于這個原理,風暴瓶向我們展示了各種天氣的變化情況:
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,有時伴有沉淀,那么天氣也會像溶液一樣多云;
如果溶液中有沉淀懸浮,就預示著潮濕的天氣或者結霜;
如果懸浮的沉淀和朦朧的液體并存,說明暴風雨將會到來;
如果在暖和的日子里或者下雪的冬天,液體中有大塊的沉淀,說明將會陰天;
如果在杯底有晶體析出,說明要結霜了;
如果在頂部有螺旋紋,說明要起風了。
動手做個風暴瓶
實驗材料
硝酸鉀2.5g,氯化銨2.5g,無水乙醇40ml(濃度達98%以上),蒸餾水33ml,天然樟腦10g(不能選用超市人造樟腦丸,否則會使結晶效果不明顯。天然樟腦丸可在藥店買到,表面光滑、呈無色或白色的晶體),燒杯。
操作方法
1.將樟腦和無水乙醇混合溶解在燒杯中。完全溶解之后立即封閉,防止乙醇蒸發。
2.將硝酸鉀和氯化銨在另一個燒杯中加入蒸餾水溶解。
3.把前兩步所得的兩種溶液混合起來,會產生白色沉淀。將燒杯在40℃水中加熱一段時間,直到沉淀消失。
4.可以根據自己喜好改變瓶內液體的顏色,只要加入點水溶性顏料(能溶解在水中的特殊染色材料)即可。
特別提示
乙醇與樟腦具有強烈的氣味,大家一定要在父母的幫助下使用;樟腦與硝酸鉀切忌入口,同時戴上手套和口罩操作,盡量避免與肌膚直接接觸,防止吸入多余的氣體;制作地點盡量遠離廚房和臥室,應選在通風環境較好的地方。
實踐效果等你檢驗
在生活中,風暴瓶預測天氣的功能如何呢?雖然風暴瓶在原理上可行,但實際使用中會受到各種未知因素的限制,導致其可能產生誤差。比如我通常將其放在床頭柜上,由于外界環境與家中相差甚大,尤其在溫度方面,因此風暴瓶預測外界天氣的效果不甚理想。若想讓它預測得準確一點,應盡量將其放置在通風處。