[化学]天气预测器

水滴形天气预测器Tempo Drop是由日本100Per公司旗下Perrocaliente品牌开发出的一款创意产品。Tempo Drop外形十分美观，像一颗硕大的水滴，玻璃瓶内含醇、水和天然樟脑，瓶中的物质会随着天气变化呈现出不同的形态，结晶物形成的花纹细腻漂亮，犹如羽毛一般。
  
  
 欧洲17世纪曾经发明了天气预测器“Storm
Glass”，天气预测器Tempo Drop正是基于同样的原理设计而成。设计师在密封玻璃瓶内注入酒精、硝酸钾、氯化氨，蒸馏水和樟脑等混合液体，这些液体能通过改变其形态提前反映出天气的变化。比如，如果瓶中液体清澈干净，这就意味这接下来的天气将是晴朗万里无云；如果瓶中液体呈现出混浊朦胧的状态，就意味着天气将转变成阴霾多云；而当透明玻璃瓶中出现白色如羽毛状的结晶物时，就说明马上要降温甚至下雪啦。

这款名为Tempo   Drop的http://www.aili.com/qing/9/shuidi/ 形http://www.aili.com/qing/50/tianqi/ http://www.aili.com/qing/9/yuce/ 器由Perrocaliente推出，通过自然且美丽的结晶来预测当日的天气情况。它是根据起源于17世纪欧洲的天气预测器“Storm Glass”的原理，在密封玻璃瓶内注入蒸馏水、酒精、硝酸钾、氯化氨和樟脑等混合液，人们可以观察瓶内液体结晶状况来预测天气。 Tempo   Drop水滴形天气预测器 Tempo   Drop的水滴形天气预测器 羽毛般的结晶代表将降温甚至下雪 液体混浊朦胧代表天空也将多云阴郁  当瓶中液体清澈干净，代表天气将晴朗无云；当瓶中液体混浊朦胧，代表天空也将多云阴郁；当瓶中出现羽毛般的结晶，代表将降温甚至下雪。

水滴形天气预测器「Tempo
Drop」的工作原理是什么？


水滴形天气预测器「Tempo
Drop」，原理根据起源于17世纪欧洲的天气预测器“Storm
Glass”，在密封玻璃瓶内注入蒸馏水、酒精、硝酸钾、氯化氨和樟脑等混合液，当瓶中液体清澈干净，代表天气将晴朗无云；当瓶中液体混浊朦胧，代表天空也将多云阴郁；当瓶中出现结晶，代表将降温甚至下雪。
当时的想法是，当温度降低时，樟脑在酒精溶液中同样会析出，这应该对结晶的形成也是有帮助的。而水溶液中的各种情况则很容易就可以有个粗略的估计，但是这样的考虑方法是不够恰当的。真实情况如 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022024808000791 一文所述，在 storm glass 中形成的结晶的成分是是樟脑。而 NH4Cl 和 KNO3 在其中对高结晶速率时对成核有影响。
 
 ————————————下面是原来的答案了——————————————
 
 首先這個東西肯定沒有傳說中那麼神奇。傳說中它的預測概率是「found that the success of prediction was no better
than random probability」，不過當然還是有些用處的，解釋幾個要點，不恰當之處還請諸位多多指正：
 
 其一，比較好解釋的一部分是對降溫（實際上是低溫）的「預測」。溫度對溶解度的影響的影響應該是該瓶子成功工作的主要因素。這一部分主要利用的是硝酸鉀的溶解度隨溫度變化的性質。有圖有真相。在常見的各種溶質中，溶解度受到溫度（尤其是在溫帶地區氣溫最常見的那個溫度區間）的影響而變化最大的即爲硝酸鉀。當溫度降低，硝酸鉀的溶解度明顯地降低，從而會大量析出晶體。除此之外，另外要注意的地方包括：
其二是对降雨（气压）的感知和预测。这一部分的争议其实非常大，因爲瓶子是「密封」的，所以如果說瓶子對温度的感受仍然可以理解的话，对气压的感知则是争议很多的。不過如果考慮夏天的降雨的環境情況，「高溫」和「低氣壓」，高溫會促進各種東西的溶解；考慮到氣壓的問題，雨天的气压会降低沒錯，但這裏其實不太涉及气体的溶解度問題（氨氣的溶解度在水中是很大的），因此如果夏天出現結晶，很可能僅僅是因爲酒精的揮發導致樟腦溶於水形成渾濁，但是這是否能準確預知天氣我個人是有些懷疑的。
 
 关于工作原理上的争议，Wiki上引用了来自于http://chemistry.about.com/od/weirdscience/a/fitzroy.htm 的内容，这一部分内容本題中有其他回答者翻译，我这里不再討論相应的争议问题。
"A storm glass works on the premise that
temperature and pressure affect solubility, sometimes resulting in clear
liquid; other times causing precipitants to form. However, the method by which
this works is not fully understood. Although it is well-established that
temperature affects solubility, some studies have simultaneously observed
several different storm glasses forming similar crystal patterns at different
temperatures. In addition, sealed glasses are not exposed to atmospheric
pressure changes and do not react to the pressure variations associated with
weather systems. Some people have proposed that surface interactions between
the glass wall of the storm glass and the liquid contents account for the
crystals. Explanations sometimes include effects of electricity or quantum
tunneling across the glass."
 
 瓶子原型叫做“Storm glass”，发明它的人一般被认为是英国船长Robert FitzRoy，生物学家达尔文当年历史性的航行乘坐的就是他的船。
 在他的记载中，风暴瓶是在密封玻璃瓶内注入蒸馏水、酒精、硝酸钾、氯化氨和樟脑等混合液，瓶子能够通过不同形状的结晶、沉淀等情况预测包括晴天、多云、雾天、暴风雨、下雪、大风等多种天气。当然，他似乎没有提到预测的提前时间。（这是多么神奇的一个瓶子啊！）
 后人对“Storm glass”的原理做了一些研究。Ph.D Anne Marie Helmenstine认为风暴瓶基于大气温度和气压对溶解度的影响工作，但她并不十分确定究竟是什么成分导致了这样的变化。有其他的科学家反驳认为瓶子是密封的，无法有效感知气压和温度，进而怀疑风暴瓶对天气预测的有效性。新近提出的观点认为，风暴瓶外壁和内部混合溶液的表面交互作用能够允许晶体的形成。还有一些观点认为玻璃材料本身的电流作用以及量子隧穿行为在一定程度上也会影响风暴瓶的呈现结果。
 关于以上实验的论文数量比较少，有的认为风暴瓶产生的预测基本上和随机预测差不多。也有的文章指出，温度是影响风暴瓶中晶体生长的唯一因素。
 
 
 

还有几张图片：

牛B

wt1503935243：牛B回到原帖

.....................是我很牛逼，还是预测器很牛逼?

jilinyuxinying：.....................是我很牛逼，还是预测器很牛逼?回到原帖

都牛逼

SXMW100：都牛逼回到原帖