Меню

Штормгласс химический барометр

Инструкция для шторм глаза

«Какая будет погода?» — каждый день этим вопросом задаются миллионы жителей Земли. Людям свойственно не только говорить о погоде, но и интересоваться предсказаниями метеорологов. «Книга рекордов Гиннеса» утверждает, что слово «погода» находится на четвертом месте в рейтинге самых популярных ключевых слов для поиска в интернете. В любое время года человеку важно знать, какой будет погода — ясной или пасмурной, холодной или тёплой. Можно ли будет взрослым планировать дела на улице, а детям поиграть на свежем воздухе или придется провести время в помещении. Актуальность прогнозирования погоды (в том числе, методов прогнозирования) несомненна.

Наблюдение за погодными явлениями на протяжении всего срока существования человечества привело к тому, что люди научились достаточно хорошо предсказывать погоду, но, несмотря на все достижения науки, получить достоверный прогноз погоды – очень сложная задача. В наши дни на помощь метеорологам приходит сеть метеорологических станций, разбросанных по всей планете, космические спутники, атмосферные зонды и метеосамолеты. Полученные результаты обрабатываются мощными компьютерами и снабжают людей прогнозами погоды.

Мой дедушка, Бабушкин Валерий Павлович, уже почти 29 лет ведёт записи об изменении температуры и давления в родном городе Снежинске (см. приложение 1).

100–200 лет назад приборы для определения погоды были гораздо проще. Правда, принцип действия некоторых из них не может объяснить даже современная наука. Один из таких приборов – штормгласс.

Читая книгу Жюля Верна «Дети капитана Гранта», я встретила упоминание про штормгласс, меня заинтересовало, что это такое? Ж. Верн описывает его так: «Штормгласс – стеклянный сосуд, содержащий смесь, изменяющую цвет в зависимости от направления ветра и насыщенности атмосферы электричеством» [1] (см. приложение 2).

Цель работы: изготовить штормгласс, исследовать кристаллизацию жидкости штормгласса в различных условиях.

Для достижения цели, были поставлены задачи:

— изучить литературу, историю и принцип работы штормгласса;

— провести наблюдения за формой и ростом кристаллов;

— обработать и проанализировать результаты опроса-анкеты о знаниях прибора штормгласс.

Гипотеза исследования: считаю, что если в ходе исследования подтвердится, что штормгласс изменяет своё состояние по погоде, то по кристаллам можно будет судить о предстоящей погоде.

Что такое штормгласс?

Из википедии я узнала, что Штормгласс (штормглас, нидерл. storm ? «буря» и glass ? «стекло») ? химический метеорологический прибор, состоящий из стеклянной колбы или ампулы, заполненных спиртовым раствором, в котором в определённых пропорциях растворены камфора, нашатырь и калийная селитра [2].

Этим «химическим барометром» активно пользовался во время своих морских путешествий английский гидрограф и метеоролог, вице-адмирал Роберт Фицрой, который тщательно описал поведение штормгласса. Поэтому, штормгласс также называют «Барометром Фицроя»[1]. До сих пор не доказана ни правота Фицроя, ни его заблуждение. Некоторые характеристики штормгласса подтверждаются современными исследованиями, некоторые — нет.

bab1.1.tif

Рис. 1. Фицрой изучает штормгласс

bab2.tif

Рис. 2. Штормглас

Погода и метеоприборы

Для начала я решила вспомнить, что такое погода, чем она характеризуется и от чего зависит. С темой «Погода» мы сталкивались на уроке «Окружающий мир». В словаре Ушакова можно прочитать – «Погода – это состояние атмосферы в данной местности, в данное время» [3]. А что такое атмосфера? Атмосфера – это воздушная оболочка, которой окружена наша планета Земля [3].

От чего еще зависит погода? Воздушная оболочка земли давит на поверхность планеты. Это давление называют атмосферным. Атмосферное давление постоянно меняется. Из-за разности давления образуется ветер. Солнце нагревает землю, вода под воздействием тепла испаряется. В атмосферу попадает большое количество влаги, которая охлаждается, образуя капельки воды. Они в свою очередь собираются в облака и тучи. Именно они не дают солнечным лучам нагревать поверхность земли. Количество воды в атмосферном воздухе называется влажностью.

В разных местностях воздух имеет разные свойства – где-то воздух тёплый, где-то – холодный и тогда мы говорим о температуре воздуха. Получается, облачность, осадки и ветер – это основные явления погоды. Наука о погоде называется – метеорология (от гр. «метеорос» — атмосферные и небесные явления) [3].

На сегодняшний день существует множество метеоприборов, основные из которых приведены в таблице 1.

Прибор для измерения температуры воздуха и воды

Источник



Штормгласс — химический барометр

Однажды мне в журнале «Техника-Молодёжи» попалась статья рассказывающая о необычном старинном метеорологическом приборе — штормглассе (stormglass, камфоргласс, склянка Фицроя, штормовая склянка). Который представляет собой герметичную пробирку, ампулу или колбу, заполненную почти доверху прозрачной жидкостью с бесцветными кристаллами разнообразной формы. По изменению внешнего вида этих кристаллов судят о погоде на следующий день, и даже на неделю вперёд. Его применяли и применяют вместо барометра, или совместно с ним. Вот один из примеров расшифровки этих изменений:

1 Большие хлопья, для зимы — снег, летом – покрытое небо, тяжёлый воздух.
2 Кристаллы на дне — густой воздух, мороз.
3 Маленькие точки — туман, сырую погоду.
4 Мутная жидкость с маленькими звёздочками — грозу.
5 Прозрачная жидкость предвещает ясную погоду, мутная — дождь.
Нити в верхней части жидкости — ветер.
Маленькие звёздочки — зимой при ясной погоде – снег на другой или третий день.
Чем выше зимой поднимаются кристаллы, тем сильнее будет стужа.

Причём, штормгласс находится в жилой комнате и герметично укупоренный, следовательно на него не влияют изменения атмосферного давления, а температурные колебания довольно сглажены, более того по некоторым данным даже точное термостатирование не лишает прибор работоспособности. Существуют гипотезы, что на штормгласс влияет напряженность электрического и магнитного поля Земли, разряды молний, есть также данные, что прибор чувствителен к «торсионным», «био» и «гео» полям.

Вот несколько рецептов:
1. Рецепт из английской энциклопедии «Cooley’s Cyclopaedia of Practical Receipts». Эта рецептура наиболее популярна в рунете благодаря замечательным журналам «Химия и жизнь» и «ЮТ для умелых рук», опубликовавшим её в своё время.
2 драхмы камфоры, 1,5 драхмы нитрата калия, 1 драхма хлорида аммония, 2,25 жидкой унции спирта «пруф». Смесь заливают в трубку длинной 12 дюймов и диаметром 3/4 дюйма.
В пересчёте в метрические единицы измерения, если принять аптечную драхму и учесть изменение объёма спиртоводной смеси (по алкоголеметрическим таблицам):
7,78 г камфоры
5,83 г нитрата калия
3,89 г хлорида аммония
28,35 мл воды
37,54 мл 96% этилового спирта ректификата.
Длина штормгласса 30,5 см, диаметр 1,9 см.

Читайте также:  Все основные коды ошибок и их расшифровка и решение

2. 4,4 г камфоры
2,3 г нитрата калия
2,3 г хлорида аммония
16,0 мл воды
19,5 мл спирта.
Относительно малораспространенный рецепт из рунета, первоисточник неизвестен.

3. Я использовал эту рецептуру.
10,0 г камфоры
2,5 г нитрата калия
2,5 г хлорида аммония
33,0 мл воды
40,0 мл спирта.

4. Упрощённый рецепт из журнала «Химия и жизнь» №1, 1982 г.:
смешать 2 г хлористого аммония, столько же калийной селитры, 9 мл камфорного спирта и 2-2,5 мл дистиллированной воды.
Рецепт простой, камфорный спирт доступен, но получается слишком высокое относительное содержание солей по сравнению с остальными рецептами. И вообще чистый камфорный спирт плохо годится для приготовления штормгласса по любому из рецептов, т. к. в нём слишком много спирта по отношению к камфоре. И необходимо добавлять чистую камфору для компенсации этого.

Изготовление штормгласса.
Для изготовления штормгласса необходимо точно взвесить соли и камфору, измерить объём спирта и воды. Для взвешивания можно применить технохимические весы с разновесами, но лучше, цифровые.
Соли нужно растворить в воде, а камфору — в спирте; нагревать не нужно, так как и то, и другое хорошо и быстро растворяется при комнатной температуре. Затем залить раствор камфоры в спирте в емкость, приготовленную для штормгласса. Можно сразу растворить камфору в приготовленной емкости. Затем прилить раствор солей в воде и перемешать (можно просто закрыть пробкой и несколько раз перевернуть или встряхнуть). Некоторое время из раствора будет выделяться воздух, поэтому необходимо подождать, пока он весь выделится в виде пузырьков, а всплывшая в начале камфора начнёт оседать.
Теперь можно вытереть насухо внутреннюю верхнюю часть штормгласса (там, где пробка) и закупорить его. Важно, чтобы пробка была сухая внутри, иначе под действием внутреннего давления паров спирта и камфоры жидкость будет просачиваться наружу и не давать герметику закрепиться на поверхности. В качестве герметика хорошо использовать эпоксидную смолу, на стадии полимеризации, когда она становится уже очень вязкой.
Некоторые замечания:

пробки лучше использовать полиэтиленовые, фторопластовые или стеклянные, т. к. от резиновых раствор желтеет;
часто рекомендуется природная камфора, или просто чистый D-изомер, без примеси борнеола. А аптечная камфора представляет собой рацемическую смесь D- и L-изомеров.

Выделение камфоры из аптечного 10% спиртового раствора.
Камфора очень плохо растворяется в воде (

0,12 г в 100 г воды), следовательно, если прибавить достаточное количество воды к камфорному спирту, то камфора почти полностью выделится в твёрдом виде.
Для этого в большой стакан с плотной крышкой выльем несколько баночек аптечного камфорного спирта и будем тонкой струйкой несколькими порциями прибавлять воду до того момента когда камфора всплывёт на поверхность, т. е. раствор станет тяжелее камфоры, после этого добавим ещё немного воды. Далее нужно дать камфоре уплотниться и отстояться в течении часа, затем её можно отфильтровать или декантировать (слить), и хорошо отжать. В полученной массе ещё очень много воды и последующая сушка сильно затянется. Поэтому камфору следует перенести в небольшую ёмкость с плотной крышкой, и периодически перемешивать массу сливая выделившуюся воду.
Когда вода перестанет выделяться можно приступать к сушке. Камфора очень летуча и её сушить, а затем хранить можно только в герметичной таре. Сушить нужно над прокалённым хлоридом кальция или прокалённым силикагелем, или любым другим осушителем. Для этого маленький стаканчик с влажной камфорой помещаем в больший стакан с насыпанным или налитым на дно осушителем. Периодически (пару раз в сутки) большой стакан нужно открывать для перемешивания и оценки влажности камфоры. В общем, делаем некое подобие эксикатора. Сушим до тех пор, пока камфора перестанет быть влажной на ощупь.

Под сосуд я приспособил обычную пробирку, заткнул её, правда, резиновой пробкой, от чего раствор пожелтел, но на работе это не сказалось. Пробирку поместил в мерный цилиндр с делениями, чтобы можно было ориентироваться хоть на какие-то цифры. Пробирку можно разлиновать по линейке или просто примотать к ней линейку скотчем.
Обязательное условие — пробирка должна находиться как можно ближе к окну, но не под прямыми солнечными лучами. Похоже кристаллизация раствора зависит от магнитных полей и в железобетонном доме в глубине комнаты прибор практически не работает.
Данные прибор показывает задолго до изменения погоды от 1 до 4 суток. Поэтому, если погода резко и часто меняется, предсказать это достаточно тяжело. Зато если неделю стоит безоблачная погода, а в штормглассе уже второй день пасмурно с большими хлопьями — жди снега. Говорят, что если штормгласс очень быстро выпал в осадок (за считанные минуты, хотя обычно на это уходят часы), то это признак скорого землетрясения, правда я, слава богу, этого ещё не проверял.

Фото не очень, но видны кристаллы на дне пробирки, значит впереди минимум 2 дня спокойной погоды, а до этого пробирка была полна наполовину и вчера прошёл снег.
И ещё несколько фото этого прибора

Источник

Штормгласс – твоя личная метеостанция

В это время года нас не может не радовать стабильность нестабильной погоды: дождь, снег, ветер, туман, или вообще – все лучшее сразу. Сегодня подобные перепады мало кого могут застать врасплох, ведь ты всегда можешь узнать в интернете прогноз погоды с точностью до часа или купить дорогостоящую и суперфункциональную метеостанцию. Ну, или как минимум за твоим окном старый добрый термометр информирует тебя о температуре за бортом.

Читайте также:  Jckle Plasma 120S Установка плазменной резки

Блага цивилизации – это замечательно, и никто не оспаривает их важность или удобство, но, цитируя известный фильм, иногда хочется воскликнуть: «Господи, как скучно мы живем! В нас пропал дух авантюризма! Мы перестали делать большие хорошие глупости…» Если ты разделяешь наш порыв и настроение, давай попробуем вместе соорудить очень интересную штуковину, которая позволит нам немного «похимичить» и сделать полезный агрегат для определения погоды.

Штормгласс был изобретен в середине 1700-х годов и отлично прижился практически на каждом судне и в каждом Европейском порту, ведь прибор умело распознавал приближение непогоды. Но мировую известность Штормгласс получил благодаря адмиралу Фицрою, который использовал его в своем путешествии вместе с Дарвином на Галапагосские острова. Поэтому второе название прибора – «FitzRoy Storm Glass».

Благодаря использованию водки, а не чистого этанола и воды, данные пропорции немного отличаются от традиционных, но все же рецепт оптимально сбалансирован, чтобы достичь оригинального эффекта. Большим плюсом является то, что химический раствор не требует чрезвычайной точности, чтобы работать должным образом.

1. Что нужно для создания Штормгласса

• Водка, 100% проверенная (50% этанол) – 300 мл;
• Камфора – 28 г (1 унция);
• Нитрат калия – 10 г;
• Хлорид аммония – 10 г.

Возможно, придется проявить смекалку, чтобы раздобыть некоторые элементы, но если ты смотрел сериал «Во все тяжкие», то должен понимать, что нет никаких преград для достижения целей. Тем более, что нитрат калия или хлорид аммония может быть заменен на другие растворимые соли, например, хлорид натрия.

2. Процесс приготовления

Если ты собрал все нужные элементы, то считай, что самая сложная часть уже позади. Теперь нужно налить в стеклянную емкость (в идеале химическую широкую колбу) водку, добавить в нее нужное количество камфоры и нитрата калия. Не забудь про хлорид аммония.

Кристаллы внутри Штормгласса растворяются и возникают самостоятельно, так как температуре свойственно меняться каждый день. Если хочешь начать эксперимент с чистого листа и добиться заново полной прозрачности жидкости, то следует поместить используемую колбу в кастрюлю и устроить небольшую термическую обработку «водной баней» в течение 10 минут, чтобы полностью растворить старые кристаллы. Обязательно обрати внимание на то, что крышку необходимо ослабить, чтобы предотвратить избыточное давление от нагрева.

3. Обозначение

Так как данная инструкция была написана, основываясь на оригинальной методике, то и трактовать значение будем соответственно: с помощью книги «Фармацевтических формул» Питера МакЭвана, опубликованной в 1908 году.

Толкование изменения раствора

• Прозрачная жидкость: хорошая ясная погода;
• Кристаллы на дне: густой воздух, мороз зимой;
• Мутная жидкость с мелкими звездочками: грозы;
• Большие хлопья: тяжелый воздух, пасмурное небо, снег зимой;
• Помутнение в верхней части: ветреная погода;
• Маленькие точки: влажная погода, туман;
• Рост хлопьев, которые остаются высокими: ветер в верхних слоях воздуха;
• Маленькие звезды: зимой ясные, солнечные дни, снег один или два дня;
• Чем выше кристаллы растут в стеклянной трубке зимой, тем холодней будет.

В общем, чувак, теперь ты основательно подготовился к приходу зимы и никакие капризы погоды тебе больше не страшны. Главное, одевайся потеплее и будь аккуратнее с химикатами.
Если не поленишься и сделаешь эту крутую штуковину, обязательно похвастайся нам своим творением.

Источник

Штормгласс: правда или вымысел?

Сегодня я расскажу про штормгласс.
Это была моя исследовательская работа по физике в 11 классе. Меня долго тыкали, чтобы я уже выступил с чем-нибудь, а к тому времени я как раз наткнулся на статью в журнале «Юный техник» (1989-01) об этом приборе.

Если кому-то интересна более или менее подробная история, можете почитать в Сети. А я приведу несколько интересных фактов. Штормгласс, если верить книгам и сайтам:
— Появился примерно в XVII веке, вероятно, как результат опытов алхимиков
— До сих пор не могут до конца объяснить, что вызывает рост и растворение кристаллов
— Использовался моряками для предсказания штормов
— Адмирал Р. Фицрой (с ним путешествовал Ч. Дарвин) наблюдал за этими приборами во время путешествий (1825). Писал, что прибор больше реагирует на изменение направления, но не силы ветра, и никак не связывал кристаллы и, например, осадки.
-А. Делениус написал книгу «30 000 новейших открытий, рецептов и общеполезных практических сведений» (1885), в которой тоже упомянул штормгласс. Согласно его инструкциям, можно было предсказывать ясную/пасмурную погоду, осадки, грозу, туман, наличие/отсутствие ветра, температуру.
-Учёные Крыма установили, что есть связь между высотой кристалла и атмосферным давлением, магнитными бурями и солнечной активностью (1995).
— Г. Балабуев давал свои инструкции по трактованию состояния штормгласса. Частично совпадает с Делениусом.
— Г. Галеви воздействовал магнитным полем на прибор, изменений не было. Воздействовал ионизатором воздуха — вызвал выпадение кристаллов «необычных форм».
-Дж. Пиккарди писал, что все его штормглассы работают синхронно, но если его накрыть металлической сеткой, то кристаллы практически перестают расти.
— Н. Бескаравайный не выявил зависимости между изменением давления от 700 до 900 мм рт. ст. и состоянием раствора.
— В. Низовцев установил, что связи с погодой нет.

Что в итоге:
— Придумали давно
— Не знают, как работает
— Но активно пользовались
— При этом каждый пользовался по-своему
— И почти каждый давал свой, немного отличающийся от других, рецепт

Читайте также:  Настольный кофейный аппарат Bluetec G23

Ну как тут можно удержаться и не попробовать проверить всё, что писали до меня?
Вот картинка, чтоб не скучали (это кристалл не падает, он вырос прямо на стенке :D):

Первое дело — сосуд. У меня это бутылёк от чего-то из аптечки. Может, там зелёнка была, может, таблетки какие — сейчас уже не вспомню.
Второе — рецепт. Нашёл в Сети, он, как было написано, является самым удачным:
• 10 г камфары (C10H16O)
• 2,5 г калиевой селитры (нитрата калия, KNO3)
• 2,5 г нашатыря (хлорида аммония, NH4Cl)
• 33 мл воды (H2O)
• 40 мл этилового спирта (C2H5OH)
Рецепт пересчитал на мой объём сосуда. Со всем, кроме нашатыря, проблем не было. Его получал, смешивая паяльную кислоту (хлорид цинка) и нашатырный спирт (гидроксид аммония) в стехиометрической пропорции (с учётом концентраций растворов, естессна). Гидроксид цинка выпадает в осадок, раствор фильтруется, хлорид аммония тщательно высушивается, несмотря на его гигроскопичность.
Камфору выделял из камфорного спирта, сильно разбавляя его водой. Камфора в воде не растворима, поэтому всплывает на поверхность, где её можно собрать. Потом отжать и высушить.
Народ на специализированных сайтах рассуждает, какая камфора лучше. Я точно не помню, но, кажется, синтетическая молекула завёрнута не так, как натуральная, и, возможно, этим и объясняется, почему раньше штормглассы работали, а теперь — нет. Я не парился, у меня не было выбора.

Источник

Штормгласс. Кристаллический барометр своими руками

Штормгласс (Storm Glass) — это химический или кристаллический барометр, состоящий из стеклянной колбы или ампулы, заполненных спиртовым раствором, в котором в определённых пропорциях растворены камфара, нашатырь и калийная селитра. Камфара представляет собой эфирное масло экстракта из камфарного дерева. Из курса химии вам хорошо знакомы соли: хлорид аммония (нашатырь) и нитрат калия (калийная селитра). Вы хорошо знаете их химические свойства, но они могут проявлять и необычные свойства в смеси с камфарой и этанолом. Этим химическим барометром активно пользовался во время своих морских путешествий английский гидрограф и метеоролог, вице-адмирал Роберт Фицрой, который очень подробно описал поведение барометра; это описание используется до сих пор.

Барометр работает следующим образом. Колба герметически запаяна, но, тем не менее, в ней постоянно происходит рождение и исчезновение кристаллов. В зависимости от грядущих изменений погоды в жидкости образуются кристаллы различной формы. Штормгласс настолько чувствителен, что может предсказывать резкое изменение погоды за 10 минут до такового.

Методика наблюдения

Жидкость в колбе прозрачна— солнечно

Жидкость мутная— облачно, возможны осадки

Маленькие точки в жидкости— влажно, туман

Мутная жидкость с маленькими звёздочками— гроза

Маленькие звёздочки в жидкости солнечным зимним днём предвещают снег

Крупные хлопья— облачность в умеренные сезоны, снегопад зимой

Иглистые кристаллы— заморозки

Нити у поверхности— ветрено

Быстрое появление крупного кристалла в чистой колбе при ясной погоде — гроза

Рецепт изготовления штормгласса

Эта рецептура наиболее популярна благодаря замечательным журналам «Химия и жизнь» и «ЮТ для умелых рук»:

2 драхмы камфары, 1,5 драхмы нитрата калия, 1 драхма хлорида аммония, 2,25 жидкой унции спирта «пруф». Смесь заливают в трубку длиной 12 дюймов и диаметром 3/4 дюйма.

В пересчёте в метрические единицы измерения, если принять аптечную драхму:

  • 7,78 г камфары
  • 5,83 г нитрата калия
  • 3,89 г хлорида аммония
  • 28,35 мл воды
  • 37,54 мл 96% этилового спирта ректификата.

Длина штормгласса 30,5 см, диаметр 1,9 см, но можно использовать и другие емкости: колбы, цилиндры и т.д.

Выделение камфары из аптечного 10% спиртового раствора

Камфара очень плохо растворяется в воде (

0,12 г в 100 г воды), следовательно, если прибавить достаточное количество воды к камфарному спирту, то камфара почти полностью выделится в твёрдом виде.

Для этого в большой стакан с плотной крышкой выльем несколько баночек аптечного камфарного спирта и будем тонкой струйкой несколькими порциями прибавлять воду до того момента, когда камфара всплывёт на поверхность, т. е. раствор станет тяжелее камфары, после этого добавим ещё немного воды. Далее нужно дать камфаре уплотниться и отстояться в течение часа, затем её можно отфильтровать или декантировать (слить), и хорошо отжать. В полученной массе ещё очень много воды, и последующая сушка сильно затянется. Поэтому камфару следует перенести в небольшую ёмкость с плотной крышкой и периодически перемешивать массу, сливая выделившуюся воду. Когда вода перестанет выделяться, можно приступать к сушке. Камфара очень летуча и сушить её, а затем хранить можно только в герметичной таре. Сушить нужно над прокалённым хлоридом кальция, прокалённым силикагелем или любым другим осушителем. Для этого маленький стаканчик с влажной камфарой помещаем в больший стакан с насыпанным или налитым на дно осушителем. Периодически (пару раз в сутки) большой стакан нужно открывать для перемешивания и оценки влажности камфары. Делаем некое подобие эксикатора. Сушим до тех пор, пока камфара перестанет быть влажной на ощупь.

Барометр лучше работает, если он находится у окна, особенно в железобетонных домах, вероятно в этом случае барометр не так сильно экранируется. Принцип работы так и не получил полного научного объяснения. Поэтому вы можете поэкспериментировать с рецептурой штормгласса и, возможно, в дальнейшем все-таки найдете научное объяснение необычного поведения компонентов смеси. Желаем вам увлекательного исследования.

1. Новошинский И.И., Новошинская Н.С.. Химия: учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений / И.И. Новошинский, Н.С. Новошинская. — М.: ООО «Русское слово — учебник», 2013. — 296 с.: ил. — (ФГОС. Инновационная школа).

2. Журнал «Химия и жизнь», 1979, № 6

3. Журнал «Юный техник — для умелых рук», 1989-01

Источник

Adblock
detector