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天氣瓶(chemical weather glass)又稱風暴瓶(storm glass),是一種歐洲曾在18世紀~19世紀時用於天氣預報的工具。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、天氣的改變,瓶內會展現出不同型態的結晶,預報天氣的變化。近代已不用作天氣預報工具,而轉變為一種趣味性質的科學裝飾。亦可在內添加彩色顏料,增添不同氛圍。
19世紀的知名天氣學家羅伯特·菲茨羅伊在他的航海紀錄上,詳細的記述了如何用天氣瓶來預測天氣:
瓶內結晶的變化,主要是由於溶液內的樟腦在水與乙醇、硝酸鉀、氯化銨混合溶液內的溶解度會隨著溫度變化。溫度降低時,樟腦的結晶析出;溫度升高時,樟腦的結晶溶解。溫度高於31.4℃時,瓶內的結晶會完全溶解消失[1]。而溫度與溫度的變化速度,則會影響結晶的成長大小與結構,加上結晶成長行為的高度不可預測性,這些因素加總起來,使得瓶內晶體型態變化萬千的美麗,讓美也有溫度。
現代研究證實,溫度是影響瓶內樟腦結晶型態的最主要因素[2];與天氣的對應關係幾乎成隨機分布,無預測價值[3][4]。利用X射线晶体学分析,確認了瓶內的結晶全為樟腦晶體。瓶內的硝酸鉀、氯化銨在一般的氣溫範圍內不會產生結晶。高水溶性的硝酸鉀、氯化銨以及水,這三個高極性物質,可以提升系統內的樟腦結晶成核速度,使其對溫度的變化更敏感,同時也能使結晶的型態成為鬆散美麗的羽毛狀,更容易觀察也更具有觀賞價值。[1][5]
雖然現今的天氣瓶已經很少用來預報天氣,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,用天氣瓶分享溶液的配製與結晶的行為。
將硝酸鉀以及氯化銨溶於水中,製成A溶液;樟腦溶於乙醇中製成B溶液,將AB溶液混和後密封於血清瓶中,之後用超音波震動(35°C)將其溶解後染色(也可用海綿花代替)分裝即完成。
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