Cuaca dalam botol kecil

Cuaca dalam botol kecil

Oleg Mamaev
"Sains dan Kehidupan" №6, 2015

"Apa jadinya cuaca?" – Setiap hari soalan ini ditanya berbilion orang di Bumi di semua benua. Jawapannya tidak begitu mudah. Malah pada hari ini, pada abad kedua puluh satu, walaupun semua pencapaian sains, untuk mendapatkan ramalan cuaca yang boleh dipercayai adalah tugas yang sangat sukar. Untuk menyelesaikannya, superkomputer yang paling kuat terlibat, berpuluh-puluh satelit dan probe dilancarkan ke angkasa, dan satu rangkaian stesen meteorologi berasaskan tanah telah dibina di seluruh planet ini. Dan 100-200 tahun yang lalu, instrumen untuk menentukan cuaca lebih mudah. Benar, prinsip operasi sebahagian daripada mereka tidak dapat dijelaskan oleh sains moden. Salah satu peranti itu ialah ribut taufan. Anda boleh menjadi ahli meteorologi sebenar jika anda membuat peranti dengan tangan anda sendiri dan mula memerhati. Pelajaran sangat menarik.

Stormglass, atau Barometer Fitzroy

Diterjemahkan dari bahasa Inggeris, "gelas ribut" bermaksud "flask". Sejarah tidak menyimpan nama pencipta peranti ini. Beliau adalah salah satu yang pertama diterangkan oleh saintis Inggeris, hydrograf, bersekutu Charles Darwin, pengasas dan ketua Jabatan Meteorologi British, Laksamana Muda Robert Fitzroy.Di bawah arahannya, kapal ekspedisi Beagle kapal melakukan penghematan lima tahun. Pada tahun 1862, Fitzroy menerbitkan Buku Cuaca. Di dalamnya, antara lain, beliau menyifatkan ribut raksasa itu, yang digunakannya dalam lawatan dunia dan pelayaran laut lain. Dengan tangan cahaya laksamana, badai angin sering dipanggil barometer Fitzroy.

Stormglass (dari Bahasa Inggeris ribut – badai dan kaca – gelas) – alat meteorologi kimia, yang merupakan kelalang kaca atau ampul. Kapal yang telus diisi dengan larutan alkohol, di mana camphor, ammonia dan kalium nitrat dibubarkan dalam bahagian tertentu. Di bawah keadaan cuaca yang berbeza, cecair di dalam kapal mungkin berkerut atau telus kepada darjah yang berbeza-beza, mendakan kristal jatuh di dalamnya, corak bentuk dan saiz yang berbeza muncul. Mengikut keadaan cecair, berdasarkan pemerhatian jangka panjang, adalah mungkin untuk meramalkan cuaca.

Tiga tahun kemudian, buku itu diterjemahkan ke dalam bahasa Rusia, dan ia diterbitkan di bawah tajuk "Meteorologi Praktikal Laksamana Fitzroy Belakang." Berikut adalah apa yang dikatakan mengenai badai runcing: "Lebih dari seratus tahun yang lalu, flask dibuat di England, pencipta yang tidak diketahui. Sejak tahun 1825di kapal kami, kami mempunyai beberapa botol ini, namun, dalam bentuk jarang daripada penggunaan sebenar. Dan semua kerana campuran kimia bertindak balas lebih kepada perubahan arah, tetapi bukan daya angin. Walaupun, mungkin, ia berubah dari sebab lain, iaitu – voltan elektrik. Semasa arus atmosfera bertukar ke utara, campuran kimia ini meningkat dalam jumlah, seperti daun yew atau pakis, atau seperti beku pada kaca. Apabila angin cenderung dari arah yang bertentangan, garis atau garis besar kristal perlahan-lahan melembutkan dan berkurang sehingga mereka benar-benar hilang, seperti gula cair. Apabila arus utama udara bertemu, menghasilkan angin timur, bintang-bintang kristal di dalam bekas menjadi lebih kurang, dan cecair menjadi mendung. Dan jika arus menghasilkan angin barat, cecair menjadi sepenuhnya tulen dan kristal jelas ditunjukkan. Bentuk cecair buram yang bercampur-campur dengan bintik-bintik atau bintang-bintang yang bergerigi bergerak bermakna angin tenggara, mungkin kuat, sebelum ribut.Kelalang itu harus disapu bersih dari semasa ke semasa, dan cecair perlu digoncang dua atau tiga kali setahun. Campuran ini terdiri daripada kapur barum, kalium nitrat dan ammonia, sebahagiannya dibubarkan dalam alkohol dengan air dan dengan sedikit udara, dalam botol tertutup hermetically. "

Ia boleh diandaikan bahawa satu-satunya faktor yang mampu mempengaruhi penghabluran camphor dalam kaca ribut ialah suhu. Tetapi pelaut hampir tidak akan mempercayai instrumen itu, yang meramalkan cuaca hanya dengan satu faktor. Sebagai contoh, Fitzroy menulis tentang kesan elektrik atmosfera, tetapi percubaan seperti itu tidak kelihatan. Tetapi kesan penghabluran beberapa bahan sinaran cahaya yang kuat telah disahkan secara eksperimen. Kemungkinan besar, kapur barbar juga dimiliki oleh bahan tersebut. Di samping itu, banyak proses atmosfera berkait rapat dengan aktiviti solar dan gangguan geomagnetik yang disebabkan olehnya. Belum diketahui mana faktor-faktor ini untuk menentukan tahap mekanisme kerja stormglass.

Perubahan dalam keadaan bendalir dalam peranti, yang diperhatikan dan diterangkan oleh Fitzroy, sebahagian besarnya bertepatan dengan pemerhatian A. Delenius, yang digariskan dalam buku "30,000 penemuan baru-baru ini, resipi,maklumat am praktis yang berguna dan penyelidikan moden sebahagian daripada semua pengetahuan yang dikembangkan oleh sains moden dan seni ", yang diterbitkan pada tahun 1885 (kami memberi mereka di bawah).

Pada abad ke-20, dengan perkembangan teknologi yang lain, lebih mudah difahami dan diramalkan untuk mengkaji cuaca dan membuat ramalan, badai raksasa hampir dilupakan, dan hanya 20-30 tahun yang lalu minatnya muncul kembali. Pengeluar sedang mencari formulasi cair yang berbeza, cuba membuat sesuatu yang mereka sendiri dalam teknologi pembuatan peranti, dan yang paling penting, mereka masih berusaha untuk mengetahui prinsip operasinya.

Memilih reagen

Hari ini, Internet boleh ditemui dengan sedozen formulasi cecair kerja untuk stormglass. Oleh kerana saya telah membuat beberapa peranti sedemikian, saya ingin berkongsi pengalaman saya sendiri. Mewujudkan peranti vintaj untuk menentukan cuaca sangat mudah. Ia tidak mengandungi bahan berbahaya atau beracun. Ia boleh dilakukan walaupun oleh pelajar sekolah rendah, sudah tentu, di bawah pengawasan orang dewasa. Pertama sekali anda perlukan reagen kimia. Saya memilih resipi berikut, yang, berdasarkan penilaian, dianggap sebagai salah satu yang paling berkesan:

air – 33.0 ml; camphor – 10.0 g; etil alkohol – 40.0 ml; kalium nitrat – 2.5 g; ammonium klorida – 2.5 g

Mari kita perhatikan lebih terperinci setiap reagen.

Air (N2O). Lebih baik menggunakan air sulingan.Ia boleh dibeli sama ada di farmasi atau di kedai kereta (diperlukan untuk topping dalam bateri kereta).

Camphor (C10H16O). Terdapat tiga jenis kapur baring – dua isomer dan campurannya. D-isomer semulajadi, atau camphor Jepun (diperbuat daripada resin dan kayu kapur), dan isomer semi-sintetik (dihasilkan daripada minyak cemara) sedikit berbeza dalam sifat fizikal. Campuran sintetik d- dan isomer l diperoleh dengan memproses turpentin. Untuk pembuatan stormglass, anda boleh menggunakan mana-mana tiga jenis camphor, walaupun dipercayai bahawa isomer d adalah lebih baik.

Sukar untuk mencari camphor kristal dijual, tetapi mudah untuk mendapatkannya sendiri. Ambil sejumlah kecil alkohol camper biasa 10%, yang dijual di mana-mana farmasi. Campurkannya dengan air sulingan, dan anda akan melihat bahawa camphor, yang sangat tidak larut dalam air, akan menonjol dalam bentuk pendarahan putih longgar (anda perlu mencurahkan lebih banyak air daripada alkohol). Seterusnya, buatkan camphor dari cecair. Saya melakukannya dengan cara ini: Saya meletakkan sekumpulan serbet kertas dalam dulang besar, menutupkan tuala di atas dengan kain yang bersih dan tebal dan hati-hati menuangkan campuran ke atasnya.Cecair itu bocor ke bawah, dan sekelompok camphor ditinggalkan di kain. Saya membalut residu keras di dalamnya dan menekannya dengan ketat pada pek dengan tuala wanita yang lain. Selepas beberapa penggantian tisu basah dengan kapur kering kering, ia menjadi sedikit lembap dan rapuh. Pada dasarnya, ini sudah cukup. Tip: bukannya tuala, lebih baik menggunakan kertas penapis; ia lebih padat dan tidak tersebar di dalam air.

Etil alkohol, atau etanol, (C2H5HE). Memandangkan ia tidak mudah untuk mencari reagen ini, salah satu daripada penyelesaiannya ialah menggunakan alkohol camper 10% medis yang sama, yang dibuat berdasarkan etil alkohol. Reagen ini sudah mengandungi kapur barus, walaupun dalam kuantiti tidak mencukupi. Ia hanya akan menambah sedikit lagi camphor kepadanya. Berapa banyak Ini kita akan mengira. Perhatikan bahawa tidak semua pengeluar alkohol baram menunjukkan pada label kandungan etanol di dalamnya dan jenis camphor. Oleh itu, jika anda mempunyai alkohol etil pada pelupusan anda, lebih baik menggunakannya. Pada label semangat camphor saya yang dibeli di farmasi terdekat, kedua-duanya telah ditunjukkan, jadi saya hanya menambahkan jumlah kapur baring yang hilang kepada alkohol.

Kalium Nitrat (KNO3). Ini adalah nitrat kalium biasa.Anda boleh membelinya di kedai-kedai barang kimia (termasuk di Internet), dan kosnya tidak mahal. Potasium nitrat juga dijual di kedai berkebun sebagai baja. Tetapi adalah lebih baik untuk tidak menggunakan jenis nitrat ini, kerana terdapat banyak kekotoran dan kekotoran di dalamnya, oleh sebab itu, badai angin mungkin lebih buruk.

Ammonium Chloride (NH4Cl). Reagen ini diketahui semua sebagai amonia. Ia juga dijual di kedai-kedai kimia.

Apa lagi yang anda perlukan? Skala untuk menimbang reagen. Saya membeli skala elektronik yang murah. Untuk mengukur jumlah alkohol dan air yang betul, lebih baik menggunakan pipet pengukur kaca. Dengan cara ini, lebih mudah untuk bekerja dengan pipet dengan jarum suntikan dengan tiub getah. Daripada pipet, satu picagari insulin kecil dengan tamat pengajian dalam pecahan mililiter akan dilakukan. Walau bagaimanapun, kerana jumlah kecil, mereka perlu mengukur cecair beberapa kali. Untuk membersihkan penyelesaian daripada pencemaran, anda memerlukan corong kaca kecil dan kertas penapis. Mereka boleh digantikan dengan corong plastik konvensional dan cakera kapas (selepas penapisan, cakera harus sedikit berkeringat, jika tidak, penyelesaiannya akan sangat besar).Paip, corong dan kertas penapis juga boleh dibeli di kedai kimia.

Masih memerlukan sebotol atau botol jumlah yang mencukupi, di mana kami mencurahkan campuran siap. Kapal ini mestilah kaca yang jelas dan dengan tudung kedap udara. Anda boleh menggunakan tiub kaca biasa. Saya memilih botol minyak wangi kosong 50 ml.

Kesemua komponen dan reagen bagi pengilangan stormglass dipasang. Anda boleh bekerja

Makmal kimia dalam tindakan

Oleh itu, peringkat persediaan sukar dilakukan – semua komponen yang diperlukan dibeli. Kini anda perlu mengira nombor mereka. Untuk tidak menjejaki keutamaan pengiraan kimia, saya menggunakan kalkulator dalam talian khas yang dipaparkan di laman web ini. Telah ditunjukkan dalam jadual jumlah kapal yang akan saya isi – 50 ml – saya mendapat pengiraan semua komponen untuk formulasi yang dipilih (ia ditetapkan sebagai No. 3):

air – 14.14 ml; camphor – 5.97 g; etil alkohol (70%) – 32.43 ml; kalium nitrat – 1.49 g; ammonium klorida – 1.49 g

Menurut label, alkohol campur yang dibeli di farmasi dibuat dari 70% etil alkohol (kepekatan yang diberikan dalam peratus mengikut jumlah). Untuk kesederhanaan, saya menganggap bahawa 100 ml alkohol camphor mengandungi kira-kira 100 ml alkohol etil 70%.Bahkan, kerana kehadiran camphor, etil alkohol akan sedikit kurang. Tetapi bagi pembuatan peranti itu tidak begitu penting, kerana camphor dibubarkan dalam alkohol tanpa peningkatan ketara dalam jumlah campuran. Sebagai tambahan kepada etanol, 100 ml alkohol camphor mengandungi 10 g kapur barus. Oleh itu, dalam 32.43 ml alkohol akan menjadi 3.24 g campur. Oleh itu, dalam campuran anda perlu menambah lagi 2.73 g camphor. Tetapi memandangkan kedua-dua pipet dan skala mempunyai kesilapan tertentu, dan resipi itu sendiri membolehkan kita melengkapkan nilai-nilai yang dikehendaki dari komponen kepada kesepuluh, kita akan memerlukan:

air – 14.1 ml, camphor – 2.7 g, alkohol campur (10%) – 32.4 ml, kalium nitrat – 1.5 g, ammonium klorida – 1.5 g.

Selepas semua pengiraan selesai, anda boleh meneruskan terus ke pembuatan peranti. Perkara pertama yang anda perlukan untuk mencurahkan jumlah alkohol yang diperlukan dalam botol yang berasingan dan larut camphor yang hilang di dalamnya. Campuran mesti ditapis dan dituangkan ke dalam botol yang disediakan. Kemudian ia harus dibubarkan dalam air sulingan, kalium nitrat dan amonium klorida dan, selepas penapisan, juga tuangkan ke dalam botol. Untuk garam terlarut lebih cepat, lebih baik untuk memanaskan air sedikit. Serpihan putih camphor segera terbentuk dalam botol. Jangan risau, ia sepatutnya.

Sekarang botol mestilah diseterika secara hermetikal.Sudah tentu, cara yang terbaik adalah untuk menyebarkan leher. Tetapi tidak semua orang boleh melakukannya. Saya menyegel botol itu dengan topi plastik dari pena air mancur, dan kemudian, untuk menutupnya sepenuhnya, saya menjatuhkan beberapa titis Superglue ke gabus dan lehernya. Dia mempunyai harta yang luar biasa – untuk menembusi walaupun dalam lompang dan jurang terkecil dan untuk polimerisasi dengan cepat.

Cara lain untuk mengelak adalah menggunakan plag plastik. Anda perlu meletakkannya pada botol dan menutup gabus dan leher botol dengan gam epoksi. Bahan-bahan lain yang lain juga boleh digunakan, tetapi bukan getah atau bahan pengedap silikon: penyelesaiannya menjadi kuning dari penyumbat getah, dan sealant itu mengalir wap alkohol. Saya mempunyai pengalaman sedih yang sedemikian – saya menggunakan pengawal silikon untuk mengelak beberapa kacamata ribut, dan selepas beberapa tahun tahap cecair dalam peranti menurun sebanyak hampir sepertiga. Secara semulajadi, peranti-peranti itu tidak dapat dipastikan.

Transformasi bermula

Stormglass akan mula bekerja tidak lama lagi, tetapi dalam beberapa minggu. Pada masa ini, campuran akan mencapai keseimbangan, kapur barulah akan menetap di bawah botol dan secara beransur-ansur, apabila cuaca berubah,dendrit akan mula berkembang di dalam peranti (formasi kristal yang kompleks struktur cawangan seperti pokok), salji kecil dan kristal kapur barbar akan muncul dan hilang.

Stormglass siapStormglass sehari selepas pengeluaranStormglass tiga minggu selepas pengeluaran

Akhirnya, kita boleh melihat dan meramalkan perubahan cuaca. Bagaimana untuk melakukannya? Pilihan terpendek dan laconic adalah untuk memerhati setiap hari keadaan cecair di stormglass, tulis secara terperinci apa yang dilihat dalam log cuaca dan bandingkan pemerhatian anda dengan ciri-ciri yang sudah diketahui buku "30,000 penemuan terbaru, resipi, maklumat am praktikal …" A. Delenius:

"Cecair yang jelas meramalkan cuaca yang adil, berlumpur – hujan.

Cecair turbin dengan asteris kecil adalah ribut petir.

Titik kecil – kabus, cuaca basah.

Serpihan besar untuk musim sejuk – salji, pada musim panas – langit tertutup, udara berat.

Benang di bahagian atas cecair adalah angin.

Kristal di bahagian bawah – udara tebal, beku.

Bintang kecil – pada musim sejuk dalam cuaca yang jelas – salji pada hari yang lain atau ketiga.

Semakin tinggi kristal meningkat pada musim sejuk, semakin teruk sejuk. "

Stormglasses dibuat oleh pengarang pada masa yang berlainan

Kesimpulannya, nasihat dari buku Fitzroy: "Botol harus bersihkan dari semasa ke semasa, dan cecair harus digoncang dua atau tiga kali setahun, mengalihkan botol dan sedikit gemetar". Dan Fitzroy juga menyatakan bahawa jika campuran bahan kimia tidak tepat dibuat, peranti itu tidak begitu sensitif. Tidak lama lagi anda akan menyedari bahawa perubahan dalam peranti boleh berlaku dalam beberapa jam, dan dua atau tiga hari sebelum perubahan yang dijangkakan dalam cuaca. Agar pemerhatian menjadi lebih dipercayai, adalah perlu untuk tidak membuat satu, tetapi sekurang-kurangnya tiga atau empat instrumen dari reagen yang sama mengikut resipi yang sama. Lebih baik lagi, buat beberapa set instrumen menggunakan resipi yang berbeza. Mungkin dalam kes anda, nisbah optimum reagen akan sama sekali berbeza. Sebagai perbandingan, cuaca sebenar boleh dipelajari dari ramalan yang dihantar oleh radio, televisyen dan Internet. Dan anda boleh membeli stesen cuaca rumah. Ia murah. Kemudian membuat dan memerhatikan ribut runcing akan menjadi percubaan saintifik yang sebenar.

Pengarang foto


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: