化学气象瓶研究性学习

1、气象瓶是什么？是一种天气预报工具。密闭的玻璃容器中，装入数种化学物质组成的透明溶液。根据外界温度的改变，瓶内会展现出不同型态的结晶，预报天气的变化气象瓶的由来？自古以来，各个农耕文明都极其重视历法与气象观测。到了海洋文明时代，对气象预测的需求更加提升如果在海上突然遇上一场风暴可不是闹着玩的。正因为如此，在那个科技还不算发达的年代，人们就开始积极地研究能够反映天气的设备了。大约在18世纪末期，一种被叫做“风暴瓶(StormGlass)的天气预报器出现了，据说它可以灵敏地感应大气环境中光、热和气压这些参数的变化，一旦有了变天的先兆，瓶中的化学物质就会发生一系列变化，变得浑浊不清，长出形态各异的结晶

2、来。现在所说的天气瓶就是由此而来。一个典型的天气瓶(风暴瓶)由于风暴瓶的很多原始资料都已散逸，最初的配方如何已无人知晓，甚至发明者是谁也已不可考，但这个发明在19世纪还是得到了不少科学界人士的改进。在风暴瓶的“研发史”上，最值得一提的人物是罗伯特菲茨罗伊(RobertFitzroy)船长，正是他指挥的三桅帆船“小猎犬号”带着达尔文进行了那次著名的环球考察。而相对不为人知的是，菲茨罗伊船长同时也是一位气象学家，他进行了很多天气预报和监测工作。菲茨罗伊也确定了风暴瓶的基本配方：蒸馏水、乙醇、樟脑、硝酸钾与氯化铵，并将它用在了小猎犬号的航行当中。根据当时的记载，人们相信这种配方的风暴瓶可以预测晴天、

3、多云、风暴、大雾以及下雪等多种天气状况。据说判断天气的方法也非常简单：如果瓶中清澈，那就会是晴天；如果呈现云状，那就代表多云；倘若云状液体还拖着星状分布的沉淀，那不用说，就是风暴要来了。结晶能反映天气吗？风暴瓶(StormGlass)，是一种可能的天气预报工具。密闭的玻璃容器中,装入数种化学物质组成的透明溶液。根据外界温度改变，瓶内会展现出不同型态的结晶，预报天气的变化。经试验未见明显预示天气能力，更趋向于一种装饰品。影响气象瓶的因素有哪些呢？首先，天气虽然千变万化，其实归根结底不外乎是温度、湿度和气压的变化。对于天气瓶子而言，由于它是密闭的，所以湿度和气压无法施予影响，真正能对它产生作用的就

4、只有温度。其次，既然天气瓶子完全依赖于温度变化，那显然它就必须放在室外，才能与大气温度充分接触。可是几乎所有的广告和介绍都没有提示这一点，大部分图片也都是放置在室内这倒也与它精巧脆弱的造型相符。在如今的居室条件下，室温变化已经越来越小了，冬天有暖气、夏天开空调，这种条件下，天气瓶子连真实的气温都反映不了，更别说再进阶到天气变化了。现代研究证实，温度是影响瓶内结晶型态的最主要因素；与天气的对应关系几乎成随机分布，无预测价值。虽然不能用来预报天气，但天气瓶随着外界温度展现出多变的晶体变化，仍可作为一个美丽的装饰。也可做为有趣的科学教材，学习溶液的配置与结晶行为。同一瓶溶液，为什么会出现不同的晶体心

5、态？在实验室玩过结晶的人都知道，长晶体可不是理论上说长什么样就会长成什么样的，很多细节因素都可能对结晶过程造成影响。一般来说，分析晶体生长的情况，主要需要考虑溶质自身的特性、溶液体系、溶质浓度、温度以及温变速率这些参数，实验室里长晶体通常也都是从这些参数着手，添加不良溶剂挥发、降温、控制晶核都是常见的方法；有时候，电场、磁场、加压等方式也会用于调整晶体生长。但即便如此，还是会出现很多意外，比如一粒肉眼不怎么看得见的PM2.5灰尘掉落到过饱和溶液里，这突然出现的晶核就可能立即打乱之前的所有工作。瓶内结晶的变化，主要是由于溶液内的樟脑在乙醇内的溶解度会随着温度变化。而硝酸钾、氯化铵和水是为了控制在

6、晶体高速生长过程中的连续成核。温度改变时，樟脑的结晶析出，温度的变化速度，则会影响结晶的成长大小与结构。这些因素加总起来，造成瓶内晶体型态万千的美丽变化。牵扯到静电和玻璃量子通道（因为玻璃瓶密封），与此同时瓶子与瓶外微弱的气压差也会有影响，（温度也有微弱影响），以上条件均可影响氯化铵，硝酸钾，樟脑溶解度，下雨会出现羽毛雪花状沉淀。如何制作气象瓶？其实并不难。所需材料淘宝或者试剂店都能买到，（自己动手，丰衣足食！）（不建议淘宝，量少价高，液体运输受限，而化玻试剂店里十来块一大瓶）必需试剂：1樟脑（人工合成的即可，天然的太贵了）2.无水乙醇（就是酒精了99.7%）3氯化铵4氯化钾5.化学纯（AR）

7、即可。其他1玻璃瓶（360ml）（网上选购就好了）2烧杯3量筒4.玻璃棒5.药匙6手套7.口罩（樟脑、酒精气味比较重）8.电子秤（精度0.1g，淘宝上十多块就有。厨房秤也够用）配比1.氯化钾2.5g2.氯化铵2.5g3.樟脑10g4.酒精40ml5.蒸馏水33ml配置出来接近80ml左右，自己看瓶子大小按比例配咯。我用氯化钾代替硝酸钾尝试了一样可以。我理解的天气瓶原理是，樟脑氯化钾氯化铵混溶后，在温度发生变化的时候，由于溶解度发生变化，体系中的溶质析出，由于析出速率和质量不同，在不同温度变化就会形成小粒雪花状、羽毛状的晶体。析出的主要还是樟脑。操作很简单，把氯化钾氯化铵溶解在温热的水中，樟脑直接溶解在酒精里,然后混合。樟脑在酒精中溶解度比较大，在水中则很少，所以如果直接用冷水，混合以后基本一片浑浊，不方便转移到玻璃瓶，最好是能水浴加热一下。樟脑的量适当减少些不要紧的，另外如果用的酒精浓度比较低，那实际的水和酒精比就会变化了，很可能会影响到结晶的量哦，自己要看着调整。（水多了析出的晶体多）最后最重要的就是结晶过程啦降温一定不要太快！自然冷却最好。（所以别放冰箱冷冻或者冷藏了，出来就是一瓶煳煳QAQ）冷却结晶时最好别直接放在冰冷的桌面上，可以垫本书之类的敞口容器容易因为液面降温比较快在上边也浮着结晶。实验过程最好戴手套和口罩总结第