Статии за производството и използването на метеорологичните станции за дома се публикуват редовно в Giktime. Реших да бъда в крак с тенденцията и също да напиша история за метеорологичната станция, която виси извън прозореца ми - за бурята.
Накратко, бурен стъкло е колба с камфорен разтвор, използвана за наблюдение на времето през 19 век. В мрежата има много информация за него - но описанията на принципа на работа обикновено се свеждат до езотеричното „не получи пълно научно обяснение“. Преди няколко години прочетох за стъклено стъкло, заинтересувах се, направих такъв за себе си, експериментирах вкъщи няколко дни, след това окачих бутилката пред прозореца и вече втора година наблюдавам нейното поведение в реални условия.
Обяснението на принципа на работа се оказа невероятно просто, а самото устройство беше достатъчно чувствително, така че, като го гледам, можех да разбера как да се обличам, когато излизам от къщата.
Stormglass е известен до голяма степен благодарение на капитан Фицрой, същият, който заведе Дарвин в пътешествие по света. С две думи, шкембето е разтвор на камфор в разреден алкохол, с добавяне на неорганични соли. Решението е нестабилно и когато метеорологичните условия се променят, камфорни кристали падат от него, чието количество и форма могат да се използват за преценка на времето.
Не намерих ясни обяснения на принципа на работа на буреносните стъкла в Интернет, но като цяло беше ясно, че основните "експлоатационни фактори" на времето са температура, налягане, влажност, инсолация, а също така, вероятно, нещо като електромагнитно поле. Известно е, че в старите метеорологични станции бурените очила обикновено са били запечатани колби, което означава, че те не могат да измерват налягането и влажността. Във видимата част на спектъра разтворът на бурята е прозрачен, а стъклената крушка не предава добре ултравиолетова светлина, така че реакция на слънчева светлина също е малко вероятно. По-трудно беше да се изключи влиянието на електромагнитните полета или неизвестни на науката фактори върху решението - но въпреки това ми се стори най-вероятното, че буреният стъкло реагира на температурните колебания.
Моето бурно стъкло показва, че сега е хладно и постепенно става по-студено.
Мислех за всичко това още преди производството на бутилката ми. Още първите експерименти показаха, че съм прав. Факт е, че разтворимостта на камфора в смес от алкохол и вода силно зависи от температурата: достатъчно е леко да се затопли разтвора и той стане прозрачен, достатъчно е да го охладите и цялата колба ще бъде напълнена с бели люспи камфор. В същото време се изясни принципът, по който се избира съставът на разтвора: съотношението на количествата алкохол и вода се приема така, че при топло време по-голямата част от камфората се разтваря, а при студено време ще се утаи; след това, с промяна на температурата, количеството на камфорните люспи ще се промени най-осезаемо. Минерални соли са необходими, за да се увеличи плътността на разтвора; поради добавянето на тези соли, плътността на разтвора е приблизително еднаква,тъй като плътността на отпадналите камфорни кристали - тоест кристалите, растящи в дебелината на разтвора, няма да потънат и те ще се видят най-добре.
Това бяха общи думи. Сега някои наблюдения:
Промоционално видео:
- Най-очевидният факт: количеството на кристалния камфор на дъното на бутилката зависи от температурата. Колкото по-студено, толкова по-дебел е слоят. В същото време с течение на времето отлаганият слой става по-плътен, следователно плътният слой в долната част показва приблизителната температура на последните седмици и от промяната в дебелината на насипния пресен слой е лесно да се прецени колко по-студено е днес от това средно ниво.
- С бавно охлаждане кристалите във формата на игла започват да растат на дъното на бутилката. Напротив, при затопляне иглите от кристали се разтварят, а долният слой изглежда като хлабав топящ се сняг.
Бавно охлаждане: бистър разтвор и камфорни игли. Колкото по-малки са иглите и колкото по-дълги са, толкова по-бавно пада температурата. Спомняте ли си първата снимка, произведена от партида от буря? Там иглите са много дълги и красиви - очевидно, буреният стъкло се охлаждаше много бавно и внимателно - може би дори в термостат.
С по-бързо охлаждане камфорните кристали се утаяват не само на дъното, но и по целия обем на колбата - те изглеждат като снежинки, извиващи се в дебелината
- Умерено бързо охлаждане - сняг.
- И когато става много студено, дори снежинките нямат време да растат, цялото решение става мътно наведнъж и става подобно на Schweppes.
Schweppes. Решението в шкембето е мътно - така изглежда по време на рязко застудяване; в долната част лежи жълтеникав слой варосана камфор; Този слой е тънък, тоест сега е достатъчно топъл.
Възникна въпросът: „Как големината на кристала е свързана със скоростта на промяна на температурата?“
Разбира се, за пълноценно прогнозиране на времето едно наблюдение на температурната динамика не е достатъчно - всъщност дори съвременните метеоролози, които имат мощни компютри и мрежа от метеорологични станции, обгърнали цялата планета, не са много добри в тази задача. Но в условията на началото на 19-ти век, когато дори и най-баналният термограф изглеждаше високотехнологично устройство - и в морски условия, когато термографът трябваше да бъде някак защитен от подвижен кораб - функциите на буреносните стъкла се оказаха търсени.
Сега малко за производството на стъкло:
Калиевият нитрат и амонякът са калиев нитрат и амониев хлорид, съответно и могат да бъдат закупени в хардуерен магазин. В аптеката се продава 10% разтвор на камфор.
Концентрацията на камфор не е твърде фундаментална - прочетох за бурен стъкло, направен директно от аптека 10% разтвор. Но ако вие (като мен) не искате да се отклонявате твърде далеч от рецептата, добавете вода в аптечния разтвор на камфора - камфората веднага ще се утаи под формата на големи плътни люспи, които лесно се филтрират (например с нетъкан плат), изсушете (обърнете внимание, че камфорът се изпарява по време на сушене и трябва да го приемете с марж) и отново да се разтвори в алкохол до желаната концентрация.
Ако получите солите от магазина за хардуер, те най-вероятно са замърсени и трябва да бъдат прекристализирани. Това също е просто: вземете вряща вода (за предпочитане дестилирана вода от магазин за авточасти), изсипете толкова сол в нея, че да спре да се разтваря, защитете разтвора (или по-скоро го филтрирайте през същата нетъкана кърпа), охладете го до стайна температура, съберете дънен утайка на соли и също така го изсушава.
Сега смесвате компонентите в правилната пропорция и получавате условно работеща буря.
Още една буря с красиви кристали. Ако вашето стои в стаята и не виси извън прозореца, тогава нещо подобно може да расте в него.
„Условно“- защото то също трябва да бъде калибрирано за вашето време. Малко скучно е, но и лесно: вземете получената смес, бавно я нагрейте до температурата, която искате да направите максималната работна температура - например до температурата, която термометърът, висящ извън прозореца ви, показва в умерено горещ летен ден. Сега се уверете, че на дъното на контейнера със сместа остава много малко камфор: ако цялата камфора се е разтворила, добавете вода на капки към разтвора при непрекъснато разбъркване - докато на дъното се появи малко утайка; имайте предвид, че утайката ще изпадне с всяка капка, но до определен момент тя ще се разтвори при разбъркване. Ако има твърде много утайка, напротив, добавете алкохол.
Вероятно можете също да калибрирате разтвора по отношение на плътността, но малко отклонение на плътността от необходимата има малък ефект върху работата на стъкловидното стъкло, така че аз направих без този етап.
Всичко! Решението е готово! Изсипете го в бутилка със смляна запушалка (оставете малко въздух в бутилката, за да може разтворът да се разшири при нагряване), запечатайте я с уплътнител (препоръчвам да вземете силиконов разтвор - разтворът е доста активен и, например, вакуумната грес, например, се разтвори на мое място след година, а също така пожълтя, в резултат), окачете го извън прозореца до термометъра - и наблюдавайте нарастващите и разтварящи се кристали.
Автор: APLe