天氣瓶的原理？

01-06

這幾天自己做了幾個，過一陣來填坑。

這是個多組分系統，對於裝在密封玻璃瓶裡面的一定量的水，酒精，鹽，樟腦來說，能影響它的只有溫度。所以說最多只會受溫度的影響，預測天氣不太科學。

自己做很簡單。原料乙醇，氯化銨，硝酸鉀實驗室都可以簡單拿到。天然樟腦要網購，因為日用樟腦可能會是對二氯苯，天然的是種酮。

實驗就將樟腦加熱溶解在乙醇中，另外配一份水溶液，混合即可。

剛剛做出來的析出結晶不會很好看，沉降一兩天後結晶會沉底，上層是乙醇鹽水澄清液體。混合產生的結晶形狀是小顆粒狀態的，和淘寶圖片差不多。

要想產生其他晶形，必須改變結晶條件。比如我把天氣瓶放在外面過夜，外面氣溫低，會析出新的晶體，新析出的晶體由於結晶過程和混合的不同，所以晶形會不一樣。

對了，如果密封不好，天氣瓶就是一個液體樟腦，味道很重。

所以其實只有溫度會影響晶體，而溫度和天氣狀況並沒一一對應的關係，能隨天氣變化都是問題，更別說預測了。

當然還是可以自己做了當禮物送人～我往裡面加了硝酸銅，就變成藍色的了～

最後我想了下微博的帖子，嗯，我想是個軟文吧。你看，成本幾塊錢，淘寶賣幾百，賣的都是情懷呢。

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以下是製作天氣瓶的經驗貼：

配比（來自微博）：2.5g硝酸鉀，2.5g氯化銨，33ml蒸餾水，40ml乙醇，10g天然樟腦。

這個配比差不多沒問題，差一點也沒關係。

注意幾點：1.酒精不可太多，否則樟腦全部溶解，沒有結晶

2.水不可太多，莰酮（天然樟腦）的密度介於水和乙醇之間（簡單檢驗是否天然，把樟腦放水裡，看是否上浮即可。因為對二氯苯密度大於水），水太多會造成結晶上浮，很難看。

3.沒有純水，自來水也可以。

4.找對容器，長，深的好看。可以密封。

5.要想做好看，關鍵是水和酒精的配比。當混合物的密度和莰酮相近時最佳。此時結晶基本沉底，但是由於密度接近，上層小結晶接近於懸浮狀態。能想像吧？輕輕一搖，就會有類似雪花一樣的效果。有的下沉，有的上浮，很漂亮。

怎麼調節到合適的密度呢，首先先按照微博給的配比調。記住留一點加水的空間，再慢慢加水就好了。但是加水不能快，因為結晶和沉降是個緩慢的過程。建議每天根據情況調節。

6.可以添加其他顏色的化合物，我加了硝酸銅。不過還是覺得無色透明的好看。

上層是過夜析出晶體，底下是混合產生晶體，晶形不一樣。

這個容器太丑，換了其他容器。換了容器，並且把混合液密度調大（加水）後。

有人可能覺得用了濾鏡所以好看，不過我覺得，下面那個我真的可以沒事幹就盯著它看好久。因為真的很好看。。

1、維基百科：

瓶內結晶的變化，主要是由於溶液內的樟腦、硝酸鉀、氯化銨在水與乙醇混和溶劑內的溶解度會隨著溫度變化。溫度改變時，三種物質的結晶析出、溶解速度有差異而造成的交互作用。而溫度的變化速度，則會影響結晶的成長大小與結構。這些因素加總起來，造成瓶內晶體型態萬千的美麗變化。
現代研究證實，溫度是影響瓶內結晶型態的最主要因素[1]；與天氣的對應關係幾乎成隨機分布，無預測價值[2]。雖然不能用來預報天氣，但天氣瓶隨著外界溫度展現出多變的晶體變化，仍可作為一個美麗的裝飾。也可做為有趣的科學教材，學習溶液的配置與結晶行為。

2、居然找到一篇專門研究它的文獻，發在Journal of Crystal Growth上！

Pattern formation of crystals in storm glass

簡要總結一下論文的結論：

a) 析出的晶體是樟腦（campher）晶體。

b) 硝酸鉀、氯化銨和水作為次要成份，對控制樟腦晶體成核有很大的作用。

c) 氣壓、濕度、電場、磁場對晶體形成均沒有影響，只有溫度對其有影響。

d) 影響晶體形貌和質量的不是某一時刻的溫度，而是溫度的變化歷程。（比如從30°C降至20°C和從10°C升至20°C，形成的晶體形貌完全不一樣。）

e) 形貌還會受到重力影響。（所以放在細長瓶子里和放在扁寬瓶子也結晶也是不一樣的。）

3、看到有人問合成樟腦與天然樟腦的問題，我覺得需要分清兩個概念：

a) 由於提純工藝的關係，人工合成樟腦要比天然樟腦更純。

b) 某些人工合成的樟腦丸里有萘、對二氯苯等雜質。

我想原作者的意思應該是，用樟腦（campher）而不要用成品的樟腦丸。