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photo credit：しるの視点。 / Shiru's Viewpoints |
手作－天氣瓶
很早之前就知道天氣瓶這個東西，曾經興起動手做的念頭，直到最近又在網路上看到介紹的文章，頓時勾起了我的手作魂，於是東市買駿馬、西市買鞍韉、南市買轡頭、北市買長鞭，好不容易湊齊了材料和工具，就來試做看看吧~
由於天氣瓶的很多原始資料都已散逸，最初的配方如何已無人知曉，甚至發明者是誰也已不可考，但這個發明在19世紀還是得到了不少科學界人士的改進。在天氣瓶的“研發史”上，最值得一提的人物是羅伯特•菲茨羅伊（Robert Fitzroy）船長，正是他指揮的三桅帆船“小獵犬號”帶著達爾文進行了那次著名的環球考察。
而相對不為人知的是，菲茨羅伊船長同時也是一位氣象學家，他進行了很多天氣預報和監測工作。菲茨羅伊也確定了天氣瓶的基本配方：蒸餾水、乙醇、樟腦、硝酸鉀與氯化銨，並將它用在了小獵犬號的航行當中。
根據當時的記載，人們相信這種配方的風暴瓶可以預測晴天、多雲、風暴、大霧以及下雪等多種天氣狀況。據說判斷天氣的方法也非常簡單：如果瓶中清澈，那就會是晴天；如果呈現雲狀，那就代表多雲；倘若雲狀液體還拖著星狀分佈的沉澱，那不用說，就是風暴要來了。
日本科學家長島和茂（Kazushige Nagashima）帶領的研究團隊曾專門進行實驗，對天氣瓶的結晶條件和結晶成分進行了驗證，X射線衍射結果顯示，天氣瓶中美麗的結晶就是樟腦晶體，氯化銨與硝酸鉀在這個體系中並不會發生結晶，但它們的存在可以提供晶核。實驗還發現，環境電場、磁場、濕度、氣壓這些因素對瓶中晶體的生長都沒有影響，真正造成影響的主要因素就是環境溫度以及溫度變化的速率。
在這個體系中，樟腦會在20~30℃區間內發生結晶，也就是說當溫度從30℃開始下降時，就有可能出現結晶了。降溫速率可以極大地影響結晶的形狀，簡單來說，如果降溫速率很快，結晶體傾向于形成更多更長的分支，最終就像雪花一樣，而降溫很慢時，則傾向於針狀晶體長有一些簇狀分支，有些像雞毛撣子的外形。由於樟腦晶體與冰一樣為六方晶系，因此當降溫速率較大時，結晶也為六瓣，形狀非常像雪花。
photo credit：Bunsyo's Facebook
了解了天氣瓶構成的原理之後，就可以準備動手做了
youtube 的教學影片：
根據網路上所查詢到的配方大致如下：
【材料】
2.5 g 硝酸鉀
2.5 g 氯化銨
33 mL 蒸餾水 ( 可以買泰山純水 )
40 mL 乙醇（酒精）
10 g 天然樟腦（不能是人工的，通常市面上的樟腦丸都是人工的，一定要是天然樟腦的喔！聽說天然樟腦越純，結晶會越漂亮）
(聽說從純水從33改到35好像比較適合台灣氣候)
我的材料是到化工材料行購買的，價格分別是：
硝酸鉀 100g NT$30
氯化銨 100g NT$40
樟腦粉 100g NT$100
藥用酒精(95度) NT$70
泰山純水 NT$15 ( 1瓶 )
後來又準備了實驗燒杯、量杯、秤、玻璃瓶，東跑西跑才湊齊東西
燒杯 NT$75 ( 1個 )
量杯 NT$130
玻璃瓶 (小) NT$35
玻璃瓶 (大) NT$100
食品秤 NT$99 ( 秤不建議買這種的，精度不夠，最小刻度是 5g，而且秤太輕的東西，準確度較差 )
【步驟】(要記得戴手套喔)
1. 將硝酸鉀和氯化銨溶解於純水中。(稍微攪拌一下，不要有明顯的顆粒存在即可)
2. 將樟腦溶解於酒精中。(樟腦粉若有結塊的情形，不需弄散沒關係，加到酒精後溶解的很快，之後再針對一些未溶解的顆粒弄散它即可。)
3. 將步驟一的溶液加到步驟二的溶液中,最好是加熱攪拌到澄清, 溫度30-40度即可。(加熱攪拌會加速溶解的時間，建議隔水加熱 )
4. 混和后封存在試管或玻璃容器中。(瓶子一定要密封，避免酒精揮發)
※如果你混合兩種溶液的時候有加熱，要等它冷卻后才能封起來，不然因為冷卻產生的水蒸氣會改變氣壓，瓶子會裂！
※如果你希望結晶很多，純水可以加多一點但也不要太多，不過打開瓶子加水時要注意酒精揮發！
我這次製作的是5倍的分量，也就是上述的材料皆乘以5；當步驟一的溶液加到步驟二的溶液時，會產生大量的結晶。
(化工材料行的老闆娘有建議我可以不用加熱攪拌，直接裝瓶，穩定後的結晶會比較大，因為我還要分裝到瓶子中，所以還是有加熱)
隔水加熱，水溫大約在 40~50 度，水溫上升的時候，可以明顯的看到結晶體變少了。
剛加熱完的樣子，是完全透明的。
分裝到瓶子裡，小瓶子容量約 75ml，大瓶子容量約 200ml 左右，裝完剛剛好。
先放著散熱，這時還是全透明的外觀。
這是經過 30 分鐘的樣子，瓶中已開始均勻分佈結晶體。
這是經過 1 小時的樣子，已經不熱了，所以將軟木塞蓋子蓋上，同時瓶內的結晶體越來越多。
這是經過 1.5 小時的樣子，瓶內幾乎佈滿了結晶體，只有在靠近上緣還有一道透明。
這是經過 2 小時的樣子，和半小時前沒有明顯的差異。
這是經過 8 小時的樣子，感覺上方的結晶體有在往下沉的感覺，瓶內上緣的結晶體有稍微少一點。
把最右邊的瓶子再次隔水加熱，試試看冷卻後是否會產生差異，瓶子內的結晶體在泡到熱水中後迅速減少。
這是瓶子在水中放到再度冷卻後的樣子，結晶體又開始分佈，感覺上和之前差異不大。
這是將冷卻後的瓶子拿出來的樣子。
這是經過 24 小時的樣子，瓶子上緣的結晶體可以很明顯的感覺到減少了。
這是經過 36 小時的樣子，瓶子上緣可以明顯看出來透明度慢慢在增加。
這是經過 48 小時的樣子，透明的區域越來越多。
這是到第二天晚上的狀態，後續將再發佈新的情況。
根據說明，瓶子需靜置 一~二週後，才知道成果，不知道我這次試作的結果會不會成功？
2014/12/16 Status Update：
這是第 03 天早上的樣子，有比較明顯的不一樣了。
這是第 03 天晚上的樣子，看起來和早上的情況差不多。
2014/12/17 Status Update：
這是第 04 天早上的樣子，有點層次感。
這是第 04 天晚上的樣子，和早上比起來變化不是很大。
近距離拍一張。
2014/12/18 Status Update：
這是第 05 天早上的樣子，感覺上變化的速度開始放慢了。
近距離拍一張。
這是第 05 天晚上的樣子，和早上比較起來感覺也是變化不大。
近距離拍一張。
2014/12/19 Status Update：
感覺變化變慢了，所以改為一天紀錄一次
這是第 06 天晚上的樣子，覺得變化太慢了，想搖晃看看，所以那隻大瓶子事先被我搖過，這是搖完之後再沉澱下來的樣子，很快就恢復原狀了。
靠近看結晶還是蠻有趣的。
2014/12/20 Status Update：
這是第 07 天晚上的樣子，滿一個禮拜了，中間那個小瓶子我有搖過，當做對照組，看看搖過的有甚麼差別，另外的瓶子空白區域慢慢增多了。
再拍一張近看結晶的樣子。
2014/12/21 Status Update：
這是第 08 天晚上的樣子，有點想把它放到冰箱看看變化的衝動~XD
2014/12/22 Status Update：
這是第 09 天晚上的樣子，不知道是不是天氣冷的關係，有長出一些羽毛狀的結晶 ( 我沒有放冰箱喔~ )
小瓶子上方那些羽狀結晶是剛長出來的~
2014/12/23 Status Update：
這是第 10 天晚上的樣子，應該是氣溫降低的關係，瓶子裡多了一些結晶體。
瓶子上方和下方都有。
有點樣子了~
2014/12/24 Status Update：
這是第 10 天晚上的樣子，結晶似乎比昨天少了一點，不過變化不大。
2014/12/25 Status Update：
這是第 11 天晚上的樣子，由於溫度變化不大，所以結晶的變化也不大。
近拍一張，手機拍的，因為太近，所以效果不是很好。
2014/12/26 Status Update：
這是第 12 天晚上的樣子，如果變化都不大的話，後面應該會放慢更新的頻率~
2014/12/27 Status Update：
這是第 13 天晚上的樣子，因為溫度變化不大，所以結晶也沒甚麼變化~
2014/12/28 Status Update：
這是第 14 天晚上的樣子，滿兩週了，看來如果溫度沒甚麼變化的話，結晶應該變化也不大，其實近看可以清楚看見結晶的樣子，不過我沒有單眼相機，沒辦法很好的表現出來；後面應該不需要每天更新了，如果有較大變化的時候，再來跟大家報告。
這是手機所能拍出來比較有感覺的照片了。
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| photo credit：taobao |
感覺像上圖這種寬底的玻璃瓶對於結晶的表現似乎會有比較好的效果，等有機會拿到這種瓶子，再來試試看。
後面將不定期更新囉~
2014/12/31 Status Update：
今天是2014年的最後一天了，看到小隻的天氣瓶內長出了一些羽狀結晶，真是讓人高興。
(我把天氣瓶的相簿設為公開了，這樣才能點開看大圖)
看起來還不錯，等了兩個禮拜，終於有點成果出現了。
同時覺得大隻的天氣瓶結晶部分占的比重太多了一點，想要調整一下，所以加了一些酒精進去；如果想要結晶少一點就加酒精，如果想要結晶的部分多一點，就加水，這些都是可以調整的。
原本的樣子，最上面有一層薄膜結晶，看起來不討喜。
補些酒精進去，可以看見水平面上升了，而且一開始有點混濁的感覺。
這是穩定下來的樣子，看起來還要再等一段安定期看看了。
2015/01/02 Status Update：
這是今天拍到的照片，開始穩定的長出結晶了，看來至少要放兩個禮拜後才會開始穩定喔~
2015/01/10 Status Update：
今天的天氣瓶表現不錯喔，越冷越美麗~
遠看不太明顯，尤其是大瓶子都沒變化 ( 之前加酒精後就都沒變化了，再等一陣子看看 )
但是近看三隻小瓶子都有不錯的表現喔~
左邊的小瓶子，繁密的結晶，長的好茂盛
中間的小瓶子，結晶稍微小一點，但是可以清楚的看見完整的羽狀結晶
最右邊的小瓶子，羽狀結晶又大又清楚，最喜歡這一個，期待能有更好的表現~
2015/02/07 Status Update：
前幾天有寒流來，天氣瓶又有了不一樣的變化，所以特別來更新一下，天氣越冷結晶越漂亮~
這個是大瓶子的狀況，自從補了酒精之後，就一直沒甚麼變化，現在終於有比較好的表現了，一整條結晶像藤條一樣，從上緣延伸到瓶底，真是讓人驚喜。
To Be Continue..............
補充：經過約半年多的時間，我建議瓶塞還是不要採用軟木塞的材質，因為小一點的軟木塞容易脆化，大一點的軟木塞長時間下來還是有酒精逸散的情形，目前我也已經將瓶子換掉了，並補充了一些酒精和純水，後續再觀察看看。
2017/03/04 這是好久不見的更新，天氣瓶的瓶子換過之後還是活得很好喔，這種瓶子用起來感覺還不錯，瓶子的透明度很高，因為本來就是水瓶，所以裡面的酒精也不會溢散，感覺狀態很穩定，提供給大家參考．
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