把天氣“裝”在瓶子里

伴隨著天氣冷暖的變化，玻璃瓶中的透明液體會長出各種漂亮的結晶，溫柔地向你呈現當前的天氣狀況。這就是天氣瓶的魔力！究竟是晴空萬里抑或是陰雨綿綿？就讓瓶中美麗的結晶告訴你答案吧！

天氣瓶，又稱風暴瓶，便是我們今天的主角。雖然發明者已無從考證，但在儒勒·凡爾納的小說《海底兩萬里》中，就有關于風暴瓶的記載，“暴風鏡，一當鏡中的混合物分解時，便預告暴風雨就將來到……”

將水、酒精、硝酸鉀、氯化銨和樟腦的混合溶液裝在一個密閉的容器中，通過不同形態的結晶與沉淀來預測天氣的變化，這就是天氣瓶。如果瓶中清澈，那就會是晴天；如果結晶呈現云狀，那就代表多云；倘若云狀結晶還拖著星狀分布的沉淀，那不用說，這時風暴要來了……

材料與工具：硝酸鉀，氯化銨，乙醇，天然樟腦，蒸餾水，石蠟，漂亮透明的玻璃容器（建議100mL以上、透明質地的容器，方便觀察），量筒，天平（精度0.1g以上），一次性塑料杯、小碗，玻璃棒，藥勺，水浴用電磁爐和小鍋（乙醇是極易燃的物質，注意不能接觸煤氣灶等明火），軟木塞，石蠟。

天氣瓶經典配方：2.5g硝酸鉀，2.5g氯化銨，33mL蒸餾水，40mL乙醇，10g樟腦。

準備好所有材料，我們便可以動手了。

注：天氣瓶制作整個過程中需佩戴實驗手套和護目鏡，保證實驗安全。

1. 用自來水清洗所有需要使用的容器，清洗完后再用蒸餾水沖洗一遍，晾干待用。

注：蒸餾水不易獲取時，可到超市中購買屈臣氏蒸餾水。蒸餾水清洗是為了去除影響最終結晶的雜質離子，減少凝結核的數量，這樣方便結出大而漂亮的晶體。

2. 依據所用容器的容量大小，按照經典配方（總容量約為80mL），算出各種原料所需用量，這里我們以400mL總容量為例。

注：配置的溶液不要灌滿整個容器，否則可能會出現無法封口的情況。

3. 用天平稱取12.5g硝酸鉀和12.5g氯化銨，一同轉移至一次性塑料杯中，加入165mL蒸餾水，充分攪拌至溶解。

注：硝酸鉀溶解是一個吸熱過程，攪拌過程中的水溫會明顯下降，杯壁常有冷霧出現。如果攪拌不能使其完全溶解，可以將其放入溫度控制在50～70℃的水浴鍋中，加快溶解，注意整個制作過程中均不能使用明火加熱。

4. 用天平稱取50g的天然樟腦，用量筒量取200mL乙醇做溶劑，將樟腦完全溶解。

注：如果攪拌不能使其完全溶解，可以將其放入溫度控制在50～70℃的水浴鍋中，加快溶解。

5. 將3、4步得到的兩種溶液混合，兩者混合的瞬間會結出許多結晶，可通過攪拌使其充分溶解。如果出現少量晶體或者液體分層，可在50～70℃水浴加熱的同時攪拌，直至結晶消失，溶液清澈。

6. 將攪拌至澄清的溶液轉入漂亮透明的玻璃瓶中。

7. 用軟木塞塞住瓶口，并用刷子蘸取融化的石蠟將玻璃瓶封口，這樣漂亮的天氣瓶就大功告成了！

8. 剛制作完成的天氣瓶還是熱乎乎的，將其置于干燥陰涼處靜置過夜。隨著溫度慢慢下降，瓶中會逐漸產生羽毛狀的結晶，溫度降低的速度越慢，結晶就越大。一開始晶體會懸浮在溶液中，過幾天會沉下去，再放置穩定一個禮拜，天氣瓶就可以用來“預報”天氣啦！

在不同的環境條件下，天氣瓶中會出現形態各異的結晶，這個過程會給我們帶來一種夢幻的美感。盡管天氣瓶對天氣預報的準確度還有一些爭議，但觀察瓶中猶如被賦予生命的“晶體小精靈”，這也不失為一種別樣的樂趣吧！

Tips

變化莫測的天氣瓶，它背后的科學奧秘究竟是什么呢？

氣象學家通常根據溫度、濕度、氣壓、風力等氣象指標預測天氣，但由于天氣瓶是密封的，因此濕度、氣壓和風力的影響幾乎可以忽略不計，唯有溫度才是最大的影響因素，可以通過瓶壁傳遞給液體。

溫度降低會降低樟腦的溶解度，溶液會在氯化銨與硝酸鉀等溶質提供的晶核表面結出晶體。一般來說，當溫度變化緩慢時，樟腦有足夠的時間擴散到整個晶核表面，因此能結出美麗的羽毛狀結晶；如果溫度變化劇烈，溶液會在眾多晶核上都結出晶體，形成更多更短的分支，“長”出雪花狀的晶體。