【科學好好玩】美麗又漂亮的天氣瓶
我们家有两个细细长长的天气瓶,是去年春末时和友人去宜兰做的。一开始放在柜子里当展示品,秋冬天凉时被我拿到了阳台,从此观察天气瓶的变化就成了我的乐趣。
你知道什么是天气瓶吗?为什么它会随着不同的温度长出不一样的结晶呢?
天气瓶又称为风暴瓶,是欧洲18~19世纪用来预测天气用的工具。19世纪一位知名的天气学家曾在他的航海日志里详细记录了天气瓶的变化,例如:
★ 瓶内液体清澈,将会是晴天
★ 瓶内液体朦胧,将会是阴云密布,或许还会有降水
★ 在冬天,若液体中悬浮着小的星状结晶,意味着要下雪了
结晶的变化则是因为瓶内加入的化学物质:樟脑、硝酸钾、氯化氨,在酒精和水的溶剂中产生变化的关系。
太复杂了吗?没关系,以上的说明在维基百科中都可以轻易查到,后来的科学家证实,影响天气瓶内结晶最主要的因素是“温度”,事实上并无法正确预测天气;但反正我也不是天气学家,不需要预估天气,能观察瓶内的结晶就让我心满意足了......最重要的是,当小孩嚷嚷:「今天又不会冷!」不想穿外套时,直接叫他们去看看天气瓶就可以省下妈妈的唠叨啦!🤣
明明家里就有天气瓶了,但有科学魂没有科学脑的妈妈依旧对这有趣的天气瓶念念不忘,直想着哪天有机会一定要再去试试看做别种形状的天气瓶……终于,那天被我逮着机会要去宜兰玩了!
和先生提到想要再去做天气瓶时,先生一脸疑惑:「阿不是做过了?」这句话原封不动从老师的嘴巴里再出现~🤣🤣老师听到我们是第二次来,极度不解地说:「我是不懂为什么要做第二次啦!」哈哈哈哈~~但是门口也展示了N个天气瓶啊!
《大风吹手作馆》
《一进去就可以看到墙边放了一堆天气瓶和喷砂瓶,好疗愈阿》
第二次来到「大风吹手作馆」,一进去同样被排满整排的天气瓶吸引,明明相同气温条件,瓶里的结晶还是各自不同,而长瓶和方瓶因为散热面积不同,结晶当然就更不一样了,是不是很吸引人!「大风吹」里还有集光瓶、喷砂瓶、飞机推进器等,有兴趣的朋友可以直接到官网看看喔!(官网在这:https://www.joyfulkidd.com/)
因为家里已经有了长瓶的了,虽然老师说长瓶散热较快,所以想要看到比较多结晶的话要选长瓶,但我们还是选了里头放了干燥花的方瓶,试图幻想是圣诞节的纯白雪景。
制作方式很简单,因为老师都已经在烧杯内放入精准的化学粉末了,所以我们要做的只有倒入液体的动作而已。
《烧杯里老师已经准备好三种粉末了,分别是樟脑、硝酸钾、和氯化铵》
《还有两个装了液体的瓶子,有黄色标签的是酒精、另一瓶则是水》
烧杯内装的是三种白色粉末,分别是:樟脑、硝酸钾、氯化氨,天气瓶内的结晶主要就是樟脑的结晶体,硝酸钾和氯化氨和水则是提高樟脑结核的能力。(★特别注意:因为有使用到樟脑的成分,有蚕豆症的朋友千万不可以操作!)
《先倒入酒精》
第一步先倒入酒精,才一倒入就可以发现烧杯内有一种粉末消失(溶解)了,证明了樟脑可溶于酒精;而剩下两种未溶解的硝酸钾、氯化氨则不溶于酒精。
《倒入酒精后可以看到其中一种粉末消失了,消失的是可以被酒精溶解的樟脑》
接下来倒入水,水才一进到杯里马上又产生了变化,这次烧杯内呈现浓浊像是云雾状的样子。原来樟脑不溶于水,所以一接触到水,溶于酒精中的樟脑就被“赶”出来了。
《接下来倒的是水》
《水一进去不溶于水的樟脑就跑出来了,瓶内变成云雾状的样子》
《这次我们选的是里面放了干燥花的方瓶》
轻轻摇晃瓶身,让三种粉末均匀溶解,不过因为温度的关系,还是有些粉末无法溶解,这时候就需要加温啦!利用提高温度的方式来提高溶解度。要特别注意的是,硝酸钾和氯化氨都是易燃物质,千万不可以直接加热,老师使用的方式是用电磁炉隔水加热,约莫到60度左右就差不多都能溶解了。(小朋友千万要小心喔!)
《隔水加热后提高的溶解度,可以看到粉末剩下一点点了》
在老师加热的同时,我们就先来想想要制作什么颜色吧!原本鸭鸭想做紫色,但老师说紫色在黄光下颜色较深,可能不容易看到结晶,所以最后选择了黄色;而依比则决定要淡淡的青苹果绿。
接下来就是把加热后的溶液倒入我们选好的瓶内,然后滴入颜料即可。
《滴入颜料啰》
为了让我们迅速看到结晶,老师又拿了个盆子装上冰水,再把热热的天气瓶放进去快速降温,果然不用几分钟的时间就看到瓶内产生结晶了!
《放入冷水中迅速降温》
前面说过,影响瓶内结晶最主要的因素是温度,所以温度变化的快慢也会影响结晶体的变化。若是像我们这样快速降温,结晶体就会是这边一片那边一片,像是雪花在飘一样;而如果是自然天气变化慢慢降温,晶体则是由下往上慢慢长上去。
《降温后马上就可以看到结晶了!因为降温迅速,所以结晶也是东一片、西一片的,是不是很像雪花降落》
当然啦,酒精浓度、樟脑多寡都会影响晶体变化,只不过我们总归是外行人,对这些影向变化的化学因素实在是不甚了解,只知道我们的天气瓶配方大约落在25度左右,低于25度就可以看到结晶啰!换句话说夏天放在冷气房时也是可以看到的~🥰
拿回家后,家里一共有了四个天气瓶,摆在一起是不是很疗愈呢!
《四个天气瓶摆在一起,可惜这两天天热,之前美丽的结晶都不见了~~》