Я впевнений, що таку річ, як термос представляти не потрібно. Термос завжди допоможе зберегти гаряче гарячим, а холодне # 151; холодним. Як він влаштований? Як він в одному випадку зберігає рідину гарячої, а в іншому # 151; крижаний? Вся справа в передачі тепла і в тому факті, що «холодно» # 151; це відсутність тепла.
Принцип роботи термоса
Щоб зберегти рідина гарячої потрібно якомога довше бути перешкодою для передачі тепла від вмісту термоса навколишньому повітрю. А щоб зберегти лід в термосі від танення # 151; потрібно навпаки, запобігти передачі тепла від навколишнього термос повітря льоду. Згадаймо (або прочитаємо), яким чином може передаватися тепло:
посудина Дьюара
Питанням збереження постійної температури вмісту переймаються вчені в кінці XIX століття - це потрібно було для зберігання стислих газів. Стиснути газ не було проблемою, але зберегти його в такому вигляді хоч якийсь час було проблематично.
У 1881 німецький фізик Адольф Вейнхольд став використовувати скляний ящик з подвійними стінками з відкачати повітря з простору між стінок для зберігання стисненого кисню, а в 1892 році інший відомий вчений Джеймс Дьюар поліпшив конструкцію, виготовивши цей контейнер у вигляді колби з вузьким горлом і покривши внутрішню частину тонким шаром срібла. Для зручності ця колба підвішувалася на пружинах в металевому кожусі. Це пристрій було названо «посудину Дьюара», і воно досі використовується в хімічних лабораторіях всього світу.
Як це часто буває, наука і бізнес йдуть різними шляхами, і працями Вейнхольда і Дьюара скористався Рейнольд Бергер - він зробив посудину компактним і доповнив герметичній пробкою і кришкою-стаканчиком. Новий продукт він зареєстрував в 1904 році під торговою маркою «Термос», і через кілька років ця назва стала загальною, а компанія «Термос» існує і сьогодні.
Щоб зробити хороший термос, потрібно якомога сильніше зменшити передачу тепла кожним із способів.
Щоб зменшити втрати тепла через теплообмін, спробуємо взяти звичайну чашку з кришечкою і обмотати її теплоізоляційним матеріалом, наприклад, полімерної піною, яка використовується в будівництві. Це дозволить нам позбутися від більшої частини передачі тепла: пластик поганий провідник тепла, тому теплообмін невеликий. Повітря, укладений в бульбашках пластика ще кращий ізолятор, а так як кожен пухирець герметичний, і повітря замкнений в ньому, то зменшується теплопередача за рахунок конвекції. Але така конструкція не дуже зручна, та й втрати тепла все одно досить великі # 151; в такому термосі чай охолоне через півгодини.
Який матеріал проводить тепло найгірше? Правильну відповідь # 151; ніякий. А саме відсутність матеріалу. Що якщо оточити нашу чашку вакуумом? Тоді теплообмін буде відсутній. Конвекція # 151; теж. А якщо покрити чашку відбиває плівкою, як дзеркало # 151; випромінювання також буде відображатися. Ось він, ідеальний термос. Але не все так просто # 151; тепер це потрібно сконструювати в зручний пристрій.
конструкція термоса
Щоб помістити термос в вакуум, потрібно спочатку помістити кудись сам вакуум, крім того потрібно передбачити в термосі отвір, через яке можна було б наливати рідину. Якщо зробити наш термос пластиковим (або скляним) з подвійними стінками і вузьким горлечком, а з простору між стінками відкачати повітря # 151; ми отримаємо саме те, що було потрібно. Пластик можна зробити дзеркальним, щоб запобігти інфрачервоне випромінювання. Залишився всього один момент: на стінки термоса діє тиск, а щоб вони менше передавали тепло # 151; вони повинні бути як можна тонше. Це призводить до того, що вони стають дуже крихкими, тому зазвичай колбу ховають в міцний корпус з алюмінію або пластику.
Так, якщо ми зробили такий хороший термос # 151; чому вода в ньому все-таки остигає через кілька годин, а не залишається гарячою завжди? Тут справа в тому, що, по-перше, ми не змогли повністю ізолювати обсяг # 151; у нас залишилося шийку, яке не ізольовано зверху ніяк. Крім того, як би добре ми не відкачували повітря, абсолютний вакуум створити не можна. Те ж саме і з дзеркальною поверхнею - вона не зможе відображати всі промені, навіть хороше нове дзеркало відображає не більш 90% променів, а старе, покрите пилом, # 151; не більш 70%.