Artykuły o produkcji i użytkowaniu domowych stacji pogodowych są regularnie publikowane w Giktime. Postanowiłem nadążyć za trendem i napisać też historię o stacji meteorologicznej, która wisi za moim oknem - o szkle typu stormglass.
Krótko mówiąc, szkło sztormowe to kolba z roztworem kamfory, używana do monitorowania pogody w XIX wieku. W sieci jest dużo informacji na jego temat - ale opisy zasady działania sprowadzają się zwykle do ezoterycznego „nie otrzymały pełnego naukowego wyjaśnienia”. Kilka lat temu przeczytałem o szkle burzowym, zainteresowałem się, zrobiłem dla siebie, kilka dni eksperymentowałem w domu, potem wywiesiłem butelkę przez okno i już drugi rok obserwuję jego zachowanie w realnych warunkach.
Wyjaśnienie zasady działania okazało się niesamowicie proste, a samo urządzenie było na tyle czułe, że patrząc na nie mogłem zrozumieć, jak się ubrać wychodząc z domu.
Stormglass jest znany głównie dzięki kapitanowi Fitzroyowi, temu samemu, który zabrał Darwina w podróż dookoła świata. W dużym skrócie, stormglass to roztwór kamfory w rozcieńczonym alkoholu z dodatkiem soli nieorganicznych. Rozwiązanie jest niestabilne, a gdy zmieniają się warunki pogodowe, wypadają z niego kryształy kamfory, których ilość i kształt można wykorzystać do oceny pogody.
W Internecie nie znalazłem jasnych wyjaśnień dotyczących zasady działania szkła typu stormglass, ale ogólnie było jasne, że głównymi „czynnikami operacyjnymi” pogody były temperatura, ciśnienie, wilgotność, nasłonecznienie, a także, być może, coś w rodzaju pola elektromagnetycznego. Wiadomo, że w starych stacjach pogodowych okularami burzowymi były zwykle kolby szczelne, co oznacza, że nie mogły mierzyć ciśnienia i wilgotności. W widzialnej części widma roztwór szkła burzowego jest przezroczysty, a szklana bańka nie przepuszcza dobrze światła ultrafioletowego, więc reakcja na światło słoneczne jest również mało prawdopodobna. Trudniej było wykluczyć wpływ pól elektromagnetycznych lub nieznanych nauce czynników na rozwiązanie - niemniej jednak wydawało mi się najbardziej prawdopodobne, że szkło burzowe reaguje na wahania temperatury.
Moje szkło burzowe pokazuje, że jest teraz chłodno i stopniowo robi się coraz zimniej.
Myślałem o tym wszystkim jeszcze przed wyprodukowaniem mojej butelki. Już pierwsze eksperymenty pokazały, że miałem rację. Faktem jest, że rozpuszczalność kamfory w mieszaninie alkoholu i wody silnie zależy od temperatury: wystarczy lekko podgrzać roztwór, a staje się przezroczysty, wystarczy go schłodzić - a cała kolba zostanie wypełniona białymi płatkami kamfory. W tym samym czasie zasada wyboru składu roztworu stała się jasna: stosunek ilości alkoholu do wody został tak dobrany, aby w ciepłe dni większość kamfory rozpuściła się, a przy zimnej pogodzie wytrąciła się; następnie, wraz ze zmianą temperatury, ilość płatków kamfory zmieni się najbardziej zauważalnie. Do zwiększenia gęstości roztworu potrzebne są sole mineralne; dzięki dodaniu tych soli gęstość roztworu jest w przybliżeniu taka sama,ponieważ gęstość wypadających kryształów kamfory - to znaczy kryształy rosnące w grubości roztworu nie opadną i będą najlepiej widoczne.
To były popularne słowa. Teraz kilka obserwacji:
Film promocyjny:
- Najbardziej oczywisty fakt: ilość krystalicznej kamfory na dnie butelki zależy od temperatury. Im zimniej, tym grubsza warstwa. Jednocześnie z czasem osadzona warstwa staje się gęstsza, dlatego gęsta warstwa na dnie pokazuje przybliżoną temperaturę ostatnich tygodni, a ze zmiany grubości luźnej świeżej warstwy łatwo oszacować, o ile jest dziś zimniej niż ten średni poziom.
- Przy powolnym chłodzeniu na dnie butelki zaczynają rosnąć kryształy w kształcie igieł. Wręcz przeciwnie, wraz z ociepleniem igły kryształów rozpuszczają się, a dolna warstwa wygląda jak luźny topniejący śnieg.
Powolne chłodzenie: przezroczysty roztwór i igły kamforowe. Im mniejsze i dłuższe igły, tym wolniej spadała temperatura. Pamiętasz pierwsze zdjęcie wyprodukowane seryjnie ze szkła burzowego? Tam igły są bardzo długie i piękne - podobno sztormowe szkło było chłodzone bardzo powoli i ostrożnie - może nawet w termostacie.
Przy szybszym chłodzeniu kryształy kamfory wytrącają się nie tylko na dnie, ale w całej objętości kolby - wyglądają jak szybujące w grubości płatki śniegu
- Umiarkowanie szybkie chłodzenie - śnieg.
- A kiedy bardzo szybko robi się zimniej, nawet płatki śniegu nie mają czasu na wzrost, cały roztwór staje się od razu mętny i staje się podobny do Schweppesa.
Schweppes. Roztwór w szkle burzowym jest mętny - tak wygląda podczas ostrego trzasku zimna; na dole leży żółtawa warstwa zbrylonej kamfory; Ta warstwa jest cienka, to znaczy jest teraz wystarczająco ciepła.
Powstało pytanie: „Jaki jest związek wielkości kryształów z szybkością zmian temperatury?”
Oczywiście, aby w pełni przewidzieć pogodę, jedna obserwacja dynamiki temperatury nie wystarczy - w rzeczywistości nawet współcześni meteorolodzy, którzy mają potężne komputery i sieć stacji meteorologicznych, które obejmują całą planetę, nie są w tym zadaniu zbyt dobrzy. Ale w warunkach z początku XIX wieku, kiedy nawet najbardziej banalny termograf wydawał się urządzeniem high-tech - oraz w warunkach morskich, kiedy termograf musiał być w jakiś sposób chroniony przed kołysaniem statku - funkcje szkła burzowego okazały się pożądane.
Teraz trochę o produkcji szkła sztormowego:
Azotan potasu i amoniak to odpowiednio azotan potasu i chlorek amonu i można je kupić w sklepie z narzędziami. W aptece sprzedawany jest 10% roztwór kamfory.
Stężenie kamfory nie jest zbyt fundamentalne - czytałem o szkle burzowym wykonanym bezpośrednio z aptecznego 10% roztworu. Ale jeśli (tak jak ja) nie chcesz odbiegać zbytnio od przepisu, dodaj wodę do roztworu kamfory aptecznej - kamfora natychmiast wytrąci się w postaci dużych gęstych płatków, które są łatwe do przefiltrowania (na przykład włókniną), wysusz (uwaga, że kamfora wyparowuje podczas suszenia i trzeba ją wziąć z marginesem) i ponownie rozpuścić w alkoholu do pożądanego stężenia.
Jeśli kupiłeś sole ze sklepu z narzędziami, najprawdopodobniej są brudne i należy je przekrystalizować. To też jest proste: weź wrzącą wodę (najlepiej wodę destylowaną ze sklepu z częściami samochodowymi), wlej do niej tyle soli, żeby przestał się rozpuszczać, broń roztworu (a raczej przefiltruj przez tę samą włókninę), schłodź do temperatury pokojowej, zbierz denny osad soli, a także go wysusz.
Teraz mieszasz składniki w odpowiednich proporcjach i otrzymujesz warunkowo działające szkło sztormowe.
Kolejna kula z pięknymi kryształami. Jeśli twój stoi w pokoju i nie wisi za oknem, to może w nim wyrosnąć coś podobnego.
„Warunkowo” - ponieważ musi być również skalibrowany do Twojej pogody. To trochę nudne, ale też łatwe: weź powstałą mieszaninę, powoli podgrzej ją do temperatury, w której chcesz uzyskać maksymalną temperaturę roboczą - na przykład do temperatury, którą pokazuje termometr wiszący za oknem w umiarkowanie gorący letni dzień. Teraz upewnij się, że na dnie pojemnika z mieszaniną pozostało bardzo mało kamfory: jeśli cała kamfora się rozpuściła, dodaj kroplami wodę do roztworu, ciągle mieszając - aż na dnie pojawi się niewielki osad; należy pamiętać, że osad będzie wypadał z każdą kroplą, ale do pewnego momentu będzie się rozpuszczał podczas mieszania. Wręcz przeciwnie, jeśli jest za dużo osadu, dodaj alkohol.
Prawdopodobnie można też skalibrować roztwór pod względem gęstości, ale niewielkie odchylenie gęstości od wymaganej ma niewielki wpływ na działanie szkła burzowego, więc zrobiłem bez tego etapu.
Wszystko! Rozwiązanie jest gotowe! Wlej go do butelki ze zmielonym korkiem (zostaw trochę powietrza w butelce, aby roztwór mógł się rozszerzyć po podgrzaniu), uszczelnij szczeliwem (polecam wziąć roztwór silikonowy - roztwór jest dość aktywny i na przykład smar próżniowy rozpuścił się na moim miejscu w ciągu roku, również żółknął wynik), zawieś go za oknem obok termometru - i obserwuj rosnące i rozpuszczające się kryształy.
Autor: APLe