Штормгласс своими руками

Обновлено: 07.07.2024

Привожу один из примеров расшифровки изменений в штормглассе:

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

Причём, прибор обычно находится в жилой комнате или в каюте корабля и абсолютно герметичен, однако также есть данные о необходимости его установки за окном или на мачте корабля, а также о необходимости небольшого отверстия в пробке. Но учитывая высокую чувствительность прибора к изменению температуры и крайнюю летучесть смести спирта и камфоры это видится сомнительным. Следовательно, на смесь не должно влиять изменение атмосферного давления, температурные же колебания довольно сглажены и находятся в узком диапазоне комнатной температуры, а амплитуда их невелика, причём характер их может отличаться от того, что происходит за окном. Более того, по некоторым данным даже термостатирование не лишает прибор работоспособности. Существуют гипотезы, что на штормгласс кроме температуры влияет напряженность электрического и магнитного поля Земли, разряды молний, солнечная и лунная активности, инфразвуковые колебания, а в случае температуры решающим фактором являются не абсолютные значения, а динамика её изменения. Данные гипотезы периодически доказываются одними авторами и опровергаются другими, несколько примеров работ на эту тему:
Корреляция с сейсмическими событиями.
камфора , основной компонент, именно её кристаллы наблюдаются в штормглассе, очень летуча и имеет ярко выраженный специфический запах; этиловый спирт (этанол); вода.

№2. Относительно малораспространённая рецептура из рунета, первоисточник неизвестен.
4.40 г камфоры;
2.30 г нитрата калия;
2.30 г хлорида аммония;
19.50 мл спирта;
16.00 мл воды.

№3. Данная рецептура была найдена на иностранном рацемическую смесь (D и L изомеров в равных пропорциях). Камфора же является самым трудно доставаемым компонентом, можно поискать её у фирм торгующих компонентами для косметики, химическими реагентам, в аптеках с рецептурными отделами, довольно много предложений о продаже камфоры на eBay (часто заявлена как природная, что хорошо), в крайнем случае её можно выделить из аптечного камфорного спирта добавив к нему воды по методике в конце статьи. Сам же камфорный спирт из аптеки подходит только при добавлении сухой камфоры в дополнение к уже имеющейся в растворе, к тому же состав его точно не известен.
Хлорид аммония продаётся в магазинах химических реактивов и в радиомагазинах. Нитрат калия также в химических магазинах или в виде калиевой селитры, в последнем случае его стоит очистить перекристаллизацией (про это есть в конце статьи). Дистиллированная вода часто бывает в автомагазинах. Этиловый спирт можно использовать, как 96% ректификат, так и 70%, желательно без различных добавок.

Изготовление.

Для изготовления штормгласса необходимо точно взвесить соли и камфору, измерить объём спирта и воды. Для взвешивания можно использовать китайские весы для ювелирных изделий с точностью до 0.01 г. Измерять объёмы можно мерным цилиндром или мерной пробиркой, а также взвешивая жидкости с учётом их плотности.

Можно сразу внести камфору в приготовленную для прибора ёмкость и залить спиртом, можно также растворить её в 2/3 рассчитанного объёма спирта, перенести раствор в ёмкость для штормгласса и смыть оставшимся спиртом. Затем растворить соли в воде и прилить полученный раствор солей к раствору камфоры и тщательно перемешать (можно просто закрыть пробкой и несколько раз перевернуть или встряхнуть), между раствором и нижней частью пробки должно остаться немного воздуха. При этом камфора выпадет в виде белого осадка, что указывает на правильность действий.
Затем закрыть прибор пробкой, дать всплыть всем пузырькам, открыть на мгновение для выравнивания давления, закрыть и нанести герметик, вынести на холод.

Готовый штормгласс нужно закрепить в горизонтальном положении на чёрном матовом фоне и расположить недалеко от окна, но подальше от систем отопления и других нагревательных приборов. Примерно через неделю осадок камфоры уплотнится и появятся отдельные кристаллы.

В популярных источниках часто встречаются ошибочные, и даже вредные рекомендации или упущены важные моменты, перечислю некоторые из них:
Нельзя штормгласс закрывать резиновой пробкой, это неизбежно приведёт к пожелтению смеси, и чем больше пройдёт времени, тем цвет будет более насыщенный. Идеально сосуд со смесью запаять, при невозможности запайки можно использовать притёртую стеклянную пробку без смазки, или пробку из фторопласта/полиэтилена (несколько хуже), пробка должна обеспечивать абсолютную герметичность сосуда, окончательную фиксацию удобно производить эпоксидной смолой, нанося её в стадии загустения сверху на пробку.

Соли нужно растворять в воде, а камфору в спирте, подогревать растворы не нужно, это только создаст лишние проблемы с последующий герметизацией и летучими компонентами смеси. Важно, чтоб место соприкосновения пробки и поверхности сосуда было сухим, иначе под действием внутреннего давления паров спирта и камфоры жидкость будет просачиваться наружу и не давать герметику закрепиться на поверхности. После нанесения герметика штормгласс хорошо на несколько часов поставить на холод, в холодильник или вынести на балкон в холодное время года.

После смешивания водного раствора солей и спиртового раствора камфоры некоторое время происходит выделение растворённых в воде газов, стоит закрыть прибор герметичной пробкой, дать всем пузырькам всплыть и перед окончательной герметизацией выровнять давление с атмосферным.

Сосуд должен быть из тонкого прозрачного стекла, наилучшей же формой является вытянутая (вроде широкой пробирки), так создаются оптимальные условия для наблюдений и формирования разнообразных кристаллов.

Немного информации по опробованным мной рецептурам.

Самым первым мной был изготовлен штормгласс по рецептуре №1, и в нём, поначалу только в летнее время (видимо под действием повышенной температуры), а в дальнейшем круглый год наблюдается расслоение жидкости, которое есть в приборах и у других людей делавших штормгласс по этому рецепту, когда в верхней части раствора наблюдается слой маслянистой жидкости. При встряхивании он растворяется и через некоторое время появляется снова.
В дальнейшем было изготовлено несколько экспериментальных штормглассов с рецептурами №2, 3, 4, 5.1. В №5.1 выпало в осадок очень много камфоры, которая плавала на поверхности раствора и не оседала на дно, он был исключён из наблюдений, это можно объяснить высокой плотностью раствора (калькулятор позволяет примерно её посчитать). По-видимому, плотность раствора должна быть очень близка к плотности камфоры (0.99 г/мл), но не в коем случае не значительно выше её. В ходе дальнейших наблюдений №1 вообще не реагировал на изменение погоды, №2 отреагировал и на ухудшение, и на улучшение довольно заметно, №3 отреагировал активнее всех, №4 же незначительно. Здесь можно увидеть одну из причин, почему некоторые исследователи считают, что прибор не реагирует ни на что кроме изменения температуры, ведь самой популярной как раз является рецептура №1, не думаю, что она совершенно не верна, скорее всего была неправильно определена концентрация спирта или состав не подходит для нашего климата, или для использования в комнатных условиях.

На мой взгляд штормгласс очень интересное устройство, и что важно, довольно просто изготавливаемое и эффектно выглядящее. Практические идеальный объект для изучения для школьников и студентов, а изучать есть что, влияние факторов (особенно при возможности термостатирования и автоматической регистрации), исследование и поиск оптимальных рецептур, влияние изомеров камфоры, возможность замены компонентов смеси на другие и т. д.

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 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 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 Очистка солей перекристаллизацией.

Для очистки загрязнённых солей, например нитрата калия в виде удобрения, необходимо провести процесс перекристаллизации, возможно неоднократно. Для этого в горячую воду при продолжении нагревания добавляется загрязнённая соль, пока не перестанет растворяться, также можно добавить немного порошка активированного угля, затем раствор быстро фильтруется. Здесь могут быть проблемы при отсутствии воронки с подогревом, кристаллизация может начаться прямо в воронке, чтоб этого избежать можно нагреть раствор ещё градусов на 10 выше, чем температура, при которой раствор насыщался, предварительно подогреть воронку и фильтровать максимально быстро через небольшой кусочек ваты или другой пористый материал имеющийся в наличии. В крайнем случае раствору можно дать отстояться, не прекращая нагрев. Полученный фильтрат (очищенный раствор после фильтрации) охлаждается, кристаллы отфильтровываются и высушиваются.

Предисловие: Не думал что эта запись в блоге сообщества "Сделай Сам" наберет такую популярность, поэтому решил выложить и тут, чтоб показать друзьям на меня подписанным вдруг кому то будет интересно!
…

Хочу поделиться своей поделкой. Начну по порядку, иначе многое будет непонятно:
На площадке AliExpress, мной был приобретен очень интересный химический прибор: StormGlass, или как его еще называют "барометр Фицроя". Суть его работы: находясь за окном, при приближении изменения давления и погодных условий, он меняет структуру жидкости внутри колбы (там образуются хлопья, взвешенные белые точки, кристаллы, нити, и т.д.)
Заказан был "штормгласс" имеющий форму капли с плоским дном, но без какой либо подставки, и шанс случайно разбить, был тоже велик.

Появилась мысль — добавить функциональную подставку, но не простую, а с подсветкой, изменяющей силу свечения в зависимости от окружающего освещения, и надежным креплением удерживающим колбу.
Куплены:
1) Кухонная доска из бука (в "Ашане") =94 руб.
2) Светодиодный ночник с фотоэлементом (в "Ашане") =100 руб.
3) 4 метра провода (ПБПП) 2*1,5 =60 руб.
4) Какая-то хромированная подставка на кухню (из "Fixprice") =50 руб.

…Поехали:
а.) Вырезаем (в наиболее фактурном месте) плашку диаметром =130 мм. Он больше чем диаметр нашей колбы (у нее диаметр 80 мм.).

б.) Разбираем светильник, выпаиваем плату с фотоэлементом и светодиодами. Замеряем размер платы. Перепаиваем выступающие радиоэлементы — выносим их на проводах за пределы контроллера (чтоб получить наиболее плоскую плату)

в.) Фрезеруем углубление -паз, для установки контроллера. Отрезаем скобы с хромированой подставки. Размечаем и сверлим все отверстия.
(!) ВАЖНО: отверстие фотоэлемента- выносится отдельно, в торец плашки, чтоб избежать "засветки", от рассеянного света колбы и соответственно фальш-срабатывания и уменьшения свечения светильника.

г.) Из светорассеивающего пластика вырезаем "крышку-рассеиватель" (у меня был выбран "молочный" акрил) по форме контура, углубления для контроллера.

д.) Когда все элементы подогнаны: шлифуем, полируем нашу заготовку из бука. Полированную заготовку покрываем "Льняным маслом" даем пропитаться, снова покрываем .и так несколько раз. Затем проводим "вощение" восковым составом, с постоянным прогревом обычным феном (не строительным) и оставляем сохнуть на сутки. Полируем нетканым материалом с микроворсом — вручную, не на кругу.

е.) Устанавливаем контроллер в нишу. Выводим фотоэлемент в свое отверстие.Закрываем подходящей стеклянной линзой (у меня взята с с какой то лазерной указки). Припаиваем силовой провод питания. Устанавливаем сверху "крышку-рассеиватель". Вставляем в отверстия одну (!) скобу на клей (далее станет понятно, почему одну, а не обе)

ж.) Устанавливаем получившуюся подставку-светильник
на удобное для просмотра месте (я привернул на "г-образный" кронштейн к стойке окна). Подключаем к сети 220 v., и проверяем работу подставки -светильника, закрывая и открывая фотоэлемент рукой.

з.) Ставим StormGlass на подставку и (!) устанавливаем вторую скобу… теперь, даже если случайно задеть колбу -скобы не дадут ей сдвинуться.

(на видео рука — ребенка)
К сожалению: фотографии процесса, не все… и сделаны на мобильник, поэтому они не могут отразить всю красоту фактуры "вощеного бука", в сочетании с хромом, стеклом, и подсветкой снизу
Если есть вопросы спрашивайте все расскажу

Дальше самое интересное. Поиск по интернету дал массу рецептов. Но особо был рекомендован рецепт №3, он был и взят на вооружение.Вот эта тайная адская смесь:
10,0 г камфоры;
2,5 г нитрата калия;
2,5 г хлорида аммония порошок;
33,0 мл дистиллированной воды;
40,0 мл 96% этилового спирта.
Вы не поверите, самое сложное для меня было ни найти нужные ингредиенты, ни правильно их взвесить и смешать, а рассчитать их необходимое количество для объема 120 мл. Т.к. 100 мл колба при проверке оказалась 120 мл, плюс необходимый пузырек воздуха вверху, чтоб при перепаде температуры ее не разорвало. И вот почему, 33 мл воды и 40 мл спирта дают 77 мл жидкости, вроде все просто, но камфора растворяясь добавляет еще? мл. И сколько именно я так и не понял. А смешивать в отдельной таре, а потом перелить в колбу не получится, камфора моментально выпадает в осадок и концентрация может поменяться. Да и спирт испаряется. В общем, все равно я просчитался, пришлось использовать другую пробирку, и пузырек воздуха получился больше, чем задумывался. Потому прошу у последователей, если придумаете надежную методику рассчета, поделитесь пожалуйста, сами мы не могем.
Из всего вышесказанного следует такой порядок действий:
1. Рассчитываем потребное количество реактивов и жидкостей под свой объем.
2. Взвешиваем реактивы.
3. В колбе смешиваем спирт с камфорой, она прекрасно растворяется. Понимаем, что колба то маловата. И переливаем раствор в колбу поболее.:-)
4. В любой другой емкости мешаем воду, аммоний, нитрат калия.
5. Заливаем в колбу раствор номер 2. Затыкаем пробкой и интенсивно перемешиваем.
6. Камфора выпадает в осадок и начинают выделяться пузырьки воздуха. Ждем до полного прекращения данного процесса. Это где то с пол часа, я время не засекал, может и быстрее.
7. Теперь самое важное. Вытаскиваем пробку, тщательно вытираем горлышко колбы от влаги, наносим немного герметика на горлышко или пробку, плотно затыкаем и жирно промазываем стык для обеспечения герметичности.
Штормгласс у меня начал показывать уже на следующее утро, хотя в инете пишут, что иногда проходит до месяца.
Теперь где что взять.
Дистиллированная вода из автомагазина. Нитрата калия, он же калийная селитра был взят в магазине Садовод в таре по 0,5 кг, это удобрение. Хлорид аммония, спасибо Валентине Ивановне, нашей уборщице, она работает еще и на кафедре химии в ПсковГУ лаборанткой. Она, конечно, здесь не бывает, но от этого моя благодарность ей меньше не становится. Она же подсказала где купить камфору и колбу с пробкой. Этот секрет сдам чуть позже. Спирт ректификат я честно ~~скоммуниздил на аэродроме~~ заработал в условиях Заполярья при работе на авиационной технике лет 6 назад.
А теперь подарок всем лентяям. Камфору, нитрат калия, хлорид аммония и колбы можно купить через интернет в одном месте, фирма называется НеваРеактив. Можете считать или не считать это рекламой, тут как хотите. С физлицами они работают, для заказа лучше звонить или писать на мыло. Спирт там не купите, он только для юрлиц. Поэтому ищите в аптеках, у авиаторов, стоматологов или в магазине радиодеталей. Камфору еще можно поискать в магазинах для мыловарения, в интернете видел, но дорого. Аптека как вариант, но чаще предлагают камфорный спирт. Из него ее тоже можно выделить, смешиваем с водой и собираем выпавший осадок, затем его сушим и вот она камфора. Я использовал синтетическую, рекомендуют натуральную, но ее хрен найдешь, да и ну очень дорого. По ощущениям, и с синтетической не плохо работает.
Ну и некоторые детали.
В интернете рекомендуют использовать лабораторную посуду из тонкого стекла, хотя видел фото и в толстостенных пузырьках. В магазине посуды видел очень симпатичные водочные графинчики, следующий буду делать, наверное, в нем.
Отмерял жидкости с помощью шприца, мерной пробирки у меня нет, а мерные стаканчики уж очень не точные, врут бессистемно грам на 20.
Взвешивал реактивы на маленьких китайских весах. На китайских барахолках их навалм, я свои покупал по просьбе жены в магазине радиодеталей. Точность у них, к стати, не фонтан, каждый реактив перевешивал несколько раз и брал среднее значение.
Повторюсь, пробка мужна силиконовая, стеклянная, полиэтиленовая, фторопластоваю, но не резиновая — покрасит раствор.
Подсказка для прогноза:
Прозрачная жидкость предвещает ясную погоду, мутная — дождь.
Мутная жидкость с маленькими звёздочками — грозу.
Маленькие точки — туман, сырую погоду.
Большие хлопья, для зимы — снег, летом – покрытое небо, тяжёлый воздух.
Нити в верхней части жидкости — ветер.
Кристаллы на дне — густой воздух, мороз.
Маленькие звёздочки — зимой при ясной погоде – снег на другой или третий день.
Чем выше зимой поднимаются кристаллы, тем сильнее будет стужа.
Может и правда, у меня статистики маловато. На ясную погоду точно совпадает, и, к стати, прибор показывает прогноз погоды, а не то, что за окном.
В качестве идеи для творчества: неплохо смотрится подсвеченный с низу слабым синим, красным или желтым светом. Светодиод будет в самый раз.
В общем, ничего сложного в изготовлении нет. Справится даже ребенок.
Пожалуй, все, что знал, рассказал. Если что забыл, спрашивайте, по возможности отвечу. Спасибо за внимание, извините за многословность и грамматические ошибки. Дальше только фото.

Этим химическим барометром пользовался во время своих морских путешествий английский гидрограф и метеоролог, вице-адмирал Роберт Фицрой, который тщательно описал поведение барометра, это описание используется до сих пор. Поэтому, штормглас также называют "Барометром Фицроя". До конца своей жизни Фицрой заведовал метеорологическим департаментом Великобритании и руководил британской метеорологической службой. Штормгласс - барометр, состоящий из стеклянной колбы или ампулы, заполненных спиртовым раствором, в котором в определённых пропорциях растворены камфора, нашатырь и калийная селитра.

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. Принцип работы так и не получил полного научного объяснения.

Этот барометр довольно хорошо описан в литературе, его несложно сделать самим, достаточно найти компоненты. Мы с учащимися решили сделать свой штормгласс.

В инете нашли около десятка рецептур. Ингредиенты одинаковы, а вот количество их различно. Всего мы испытали три рецепта.

Первый рецепт из журнала "Химия и жизнь" №1, 1982 г.:

2 г хлористого аммония,

2 г калийной селитры,

9 мл камфорного спирта

2-2,5 мл дистиллированной воды.

Второй рецепт:

10,0 г камфоры
2,5 г нитрата калия
2,5 г хлорида аммония
33,0 мл воды

40,0 мл спирта.

Это самый удачный рецепт, кроме того мы учли ошибки при изготовлении первого штормгласса.

Третий рецепт: дистиллированная вода 14,1 мл

10%камфорный спирт -32,4 мл

нитрат калия 1,5 г

хлорид аммония 1,5 г.

Показания барометра надо уметь читать, таблицу мы составили из информации в инете и в течение месяца проводили наблюдения, сопоставляли с таблицей и фотографировали. Штормгласс очень хорошо проявил себя и довольно точно предсказывает погоду.

Методика наблюдений

Жидкость в колбе прозрачная

Жидкость в колбе мутная

Облачно, возможны осадки

Маленькие точки в жидкости

Мутная жидкость с маленькими звёздочками

Маленькие звёздочки в жидкости солнечным зимним днём

Снег на другой или третий день

Летом облачность, снегопад зимой

Кристаллы на дне

Мороз. Чем выше поднимаются кристаллы, тем сильнее будет стужа

Нити у поверхности

Быстрое появление крупного кристалла в чистой колбе при ясной погоде

Крупные хлопья - к снегопаду Кристаллы поднимаются вверх к морозу

Штормгласс (штормглас) — это химический или кристаллический барометр, состоящий из стеклянной колбы или ампулы, заполненных спиртовым раствором, в котором в определённых пропорциях растворены камфора, нашатырь и калийная селитра. Этим химическим барометром активно пользовался во время своих морских путешествий английский гидрограф и метеоролог, вице-адмирал Роберт Фицрой, который тщательно описал поведение барометра, это описание используется до сих пор. Поэтому, штормглас также называют "Барометром Фицроя". В 1831–36 Фицрой возглавлял океанографическую экспедицию на корабле "Бигл", в которой участвовал Чарльз Дарвин. До конца своей жизни Фицрой заведовал метеорологическим департаментом Великобритании и руководил британской метеорологической службой.

К числу нетрадиционных барометров можно отнести предсказатель бурь или пиявочный барометр английского доктора Джорджа Мэриуэзера.

Рецепт изготовления штормгласса

Рецепт из английской энциклопедии практических советов, изданной в Лондоне в 1880 году.

10 г камфоры (желательно натуральной)
2,5 г калийной селитры
2,5 г нашатыря
33 мл дистиллированной воды
40 мл спирта.
Растворить селитру и нашатырь в воде, растворить камфору в спирте и затем медленно перемешать две субстанции, желательно на водяной бане. Залить в стеклянную колбу от 1.5 до 3 см шириной и 15-20 см высотой. Запечатать колбу лучше всего притёртой стеклянной пробкой, промазав её силиконовым герметиком.

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

Читайте также: