Статьи об изготовлении и использовании домашних метеостанций регулярно публикуются на Giktimes. Я решила не отставать от тренда и тоже написать рассказ о метеостанции, которая висит у меня за окном - о Штормглассе.
Если кратко, то штормовое стекло — это колба с раствором камфоры, которую использовали для наблюдения за погодой в 19 веке.
Информации о нем много в Интернете, но описания принципа действия обычно сводятся к эзотерике «не получившей полного научного объяснения».
Несколько лет назад я прочитал о штормстекле, заинтересовался, сделал себе такое, несколько дней экспериментировал дома, затем повесил бутылку за окно и уже второй год наблюдаю за ее поведением в реальных условиях.
Такие штормглассы продаются на ebay - кристаллы выглядят красиво, но по внешнему виду я могу сказать, что штормгласс использовался пустой и сейчас не показывает погоду.
Объяснение принципа работы оказалось невероятно простым, а само устройство было достаточно чувствительным, чтобы я мог, взглянув на него, понять, как одеться, выходя из дома.
Штормгласс известен во многом благодаря Капитан Фицрой , тот самый, который взял Дарвина в кругосветное путешествие.
Если коротко, то ураганное стекло – это раствор камфоры в разбавленном спирте с добавлением неорганических солей.
Раствор неустойчив, и при изменении погодных условий из него выпадают кристаллы камфоры, по количеству и форме которых можно судить о погоде.
Внятных пояснений принципа работы штормстекла в Интернете я не нашел, но, в целом, было понятно, что основными «активными факторами» погоды являются температура, давление, влажность, инсоляция, а также, возможно, что-то еще.
как электромагнитное поле.
Известно, что на старых метеостанциях штормглассы обычно представляли собой герметичные колбы, а значит, они не могли измерять давление и влажность.
В видимой части спектра раствор штормстекла прозрачен, но стеклянная колба плохо пропускает ультрафиолет, поэтому реакция на солнечный свет также маловероятна.
Исключить влияние на раствор электромагнитных полей или неизвестных науке факторов было сложнее — но мне все же казалось наиболее вероятным, что штормовое стекло реагирует на колебания температуры.
Мой штормовой стакан показывает, что сейчас прохладно и постепенно становится холоднее.
Обо всем этом я думал еще до того, как сделал свою фляжку.
Первые же эксперименты показали, что я был прав.
Дело в том, что растворимость камфоры в смеси спирта и воды сильно зависит от температуры: стоит немного подогреть раствор, и он станет прозрачным; достаточно охладите его, и вся колба наполнится белыми хлопьями камфоры.
При этом стал ясен принцип, по которому подбирался состав раствора: соотношение количеств спирта и воды было взято такое, чтобы в теплую погоду большая часть камфоры растворялась, а в холодную - выпадала в осадок; тогда с изменением температуры число камфорных хлопьев будет меняться наиболее заметно.
Минеральные соли нужны для того, чтобы повысить плотность раствора; благодаря добавлению этих солей плотность раствора получается примерно такой же, как плотность выпавших кристаллов камфоры - то есть кристаллы, растущие в толще раствора, не будут тонуть, и они будут лучше всего видно.
Это были общие слова.
Теперь некоторые наблюдения:
- Самый очевидный факт: количество кристаллической камфоры на дне бутылки зависит от температуры.
Чем холоднее, тем толще слой.
При этом со временем выпавший слой уплотняется, поэтому плотный слой внизу показывает примерную температуру последних недель, а по изменению толщины рыхлого свежего слоя легко оценить, насколько сегодня холоднее, чем это средний уровень.
- При медленном охлаждении на дне бутылки начинают расти игольчатые кристаллы.
При потеплении, наоборот, кристаллические иглы растворяются, и нижний слой выглядит как рыхлый тающий снег.
Медленное охлаждение: прозрачный раствор и камфорные иглы.Чем меньше иголок и чем они длиннее, тем медленнее падала температура.
Помните первую фотографию штормового стекла массового производства? Иголки там очень длинные и красивые – судя по всему, ураган охлаждался очень медленно и тщательно – возможно, даже в термостате.
- При более быстром охлаждении кристаллы камфоры выпадают не только на дне, но и по всему объему бутылки – они похожи на снежинки, плавающие в глубине.
Умеренно-быстрое похолодание – выпадение снега. - А когда очень быстро холодает, даже снежинки не успевают вырасти, весь раствор сразу мутнеет и похож на Швепс.
Швепс.Раствор в стекле мутный – так он выглядит во время резкого похолодания; на дне лежит желтоватый слой уплотненной камфоры; Этот слой тонкий, то есть сейчас достаточно теплый.
Если температура падает медленно, молекулы успевают найти крупные кристаллы и осесть на них.
Если температура падает быстро, то молекулы не успевают найти крупные кристаллы, и они оседают на первых попавшихся – и в итоге на дне оказывается множество мелких кристаллов.
А если сильно похолодает, то молекулы вообще не ищут кристаллы, а сливаются друг с другом, и в растворе появляется взвесь кристаллов камфоры.
Кстати, если долго ждать, то со временем молекулы могут перегруппироваться в крупные кристаллы – это связано с ростом кристаллов сахара в варенье.
описано в комментариях , и то, что весенний снег состоит не из снежинок, а из крупных льдинок.
Конечно, для полноценного прогнозирования погоды одних только наблюдений за динамикой температуры недостаточно – более того, даже современные метеорологи, обладающие мощнейшими компьютерами и сетью метеостанций, охватывающей всю планету, не очень хорошо справляются с этой задачей.
Но в условиях начала XIX века, когда даже самый банальный термограф казался высокотехнологичным прибором - и в морских условиях, когда термограф нужно было как-то защитить от качки корабля, - функции штормстекла оказались в спросе.
Теперь немного об изготовлении штормстекла: За основу я взял рецепт из Википедии:
10 г камфоры (D-изомерной или натуральной) 2,5 г нитрата калия 2,5 г нашатырного спирта 33 мл дистиллированной воды 40 мл спирта.Нитрат калия и аммиак представляют собой нитрат калия и хлорид аммония соответственно, их можно приобрести в хозяйственном магазине.
В аптеке продается 10% раствор камфоры.
Концентрация камфоры не очень важна - читала о ураганах, сделанных прямо из аптечного 10% раствора.
Но, если вы (как и я) не хотите слишком далеко отклоняться от рецепта, добавьте в аптечный раствор камфоры воды – камфора сразу выпадет в осадок в виде крупных плотных хлопьев, которые можно легко отфильтровать (например, с помощью флизелиновую салфетку), просушиваем (учтите, что камфора при высыхании испаряется, и нужно брать ее с запасом) и снова растворяем в спирте, до нужной концентрации.
Если вы купили соли в строительном магазине, скорее всего, они грязные и их необходимо перекристаллизовать.
Это тоже просто: возьмите кипяток (лучше дистиллированный, из магазина автозапчастей), добавьте в него столько соли, чтобы она перестала растворяться, дайте раствору отстояться (а еще лучше процедите его через тот же нетканый материал) , остудить до комнатной температуры, собрать осадок солей на дне и тоже высушить.
Теперь смешайте компоненты в необходимых пропорциях, и вы получите условно рабочий ураган.
Еще один штормовой стакан с красивыми кристаллами.
Если ваш стоит в комнате, а не висит за окном, то в нем может вырасти что-то подобное.
«Условно» — потому что он тоже должен быть откалиброван под вашу погоду.
Это немного муторно, но тоже несложно: возьмите полученную смесь, медленно нагрейте ее до той температуры, которую вы хотите сделать максимальной рабочей – например, до той, которую показывает термометр, висящий у вас за окном, на умеренно жарком огне.
летний день.
Теперь проследите, чтобы на дне емкости со смесью осталось совсем немного камфоры: если вся камфора растворилась, прибавляйте к раствору по капле воду при постоянном помешивании до тех пор, пока на дне не появится небольшой осадок; Обратите внимание, что с каждой каплей будет выпадать осадок, но до определенного момента он будет растворяться при перемешивании.
Если осадка слишком много, наоборот, добавьте спирт. Наверное, можно и по плотности откалибровать раствор, но небольшое отклонение плотности от требуемой мало влияет на работу штормгласса, поэтому я обошёлся без этого шага.
Все! Решение готово! Переливаем в бутыль с притертой пробкой (в бутылке оставляем немного воздуха, чтобы раствор при нагревании расширялся), запечатываем герметиком (рекомендую использовать силикон - раствор достаточно активный, и вакуумную смазку, у меня, например, за год растворился, да еще и пожелтел в результате), повесьте его за окном рядом с термометром - и наблюдайте за ростом и растворением кристаллов.
Приятного просмотра! Теги: #Сделай сам или Сделай сам #Гаджеты #Старая фурнитура #старые добрые времена #Грозовое стекло #домашняя метеостанция
-
Конкурс Api Стриминга Вконтакте
19 Oct, 24 -
Google И Devops: Две Книги О Sre
19 Oct, 24 -
Курс Бизнес-Анализа В Киеве
19 Oct, 24 -
О Вреде Компьютеров
19 Oct, 24 -
Система Частиц В Моделировании Толпы (3)
19 Oct, 24
