كل رشفة من الماء الساخن تشربها من الترمس تصبح من الماضي

"اشرب المزيد من الماء الساخن" هو حل شائع للغاية. سواء كنت تعاني من نزلة برد أو ترغب في التخلص من التعب، يبدو أن "شرب المزيد من الماء الساخن" هو الحل الأمثل.

ال ترمس لقد تشكل الكأس الذي يحمل هذا الدواء الشافي في وقت مبكر يعود إلى ألف عام مضت في عهد أسرة سونغ.

المواد الرئيسية للعاديين ترمسالمواد التي نستخدمها اليوم هي الزجاج والزئبق. وتُعدّ عملية طلاء الزئبق عملية مهمة في الإنتاج، وقد كانت تقنية طلاء الزئبق ناضجة للغاية في عهد أسرة سونغ.

على وجه التحديد، تتمثل عملية طلاء الزئبق في وضع سبيكة سائلة من الزئبق والذهب على سطح الجسم، ثم تسخينه وتجفيفه. بعد تبخر الزئبق، نحصل على الجسم المطلي بالذهب. أما بالنسبة للزجاج، فيعود تاريخه إلى عهد أسرة تشو الغربية. ومع ذلك، لم تكن عملية تصنيع الزجاج في بداياتها ناضجة بما فيه الكفاية. فقد وصف الناس الزجاج آنذاك بأنه "شديد اللمعان ولكنه خفيف وهش" ولا يتحمل درجات الحرارة العالية. بعد عهد أسرة سونغ، بدأ الناس بإضافة رمل نانبنغ إلى تركيبة الزجاج، مما حسّن من ملمسه وتغلب على نقاط ضعفه المتمثلة في هشاشته وعدم مقاومته لدرجات الحرارة العالية. وبفضل هذه المتطلبات، نضجت تقنية صناعة الترمس في عهد أسرة سونغ تدريجيًا.

زجاجة ديوارز الشهيرة

بالمقارنة مع الترمس الذي كان يُستخدم في عهد أسرة سونغ، يتميز الترمس الحديث بقدرة عزل حراري أقوى بفضل طبقتيه الزجاجيتين والفراغ الموجود بينهما. وكان سلف هذا الترمس المفرغ من الهواء هو ترمس ديوار.

اخترع الفيزيائي الاسكتلندي جيمس ديوار قارورة ديوار. في حوالي عام 1880، بدأ ديوار بدراسة الأكسجين السائل. يتميز الأكسجين السائل بانخفاض درجة حرارته، حيث يتبخر عند درجة حرارة الغرفة.

بدون وعاء تخزين مناسب، كان ديوار يشاهد عاجزًا السائل الذي عمل بجد لتحضيره وهو يتأكسد ويتحول إلى لا شيء، مما أصابه بالإحباط. ولحفظ الأكسجين السائل لفترة طويلة، عزم ديوار على اختراع وعاء، وعاء معزول للغاية، وهكذا وُلدت زجاجة ديوار.

لنُعد إلى فكرة ديوار: أولًا، استُخدم وعاء مزدوج الطبقات لتعزيز العزل الحراري، ولكن مع ذلك، استمر انتقال الحرارة بين الطبقتين، فحاول ديوار سحب الهواء من الطبقة البينية. إلا أن انتقال الحرارة توقف، بينما استمر السائل في إشعاع الحرارة، فاستبدل ديوار الوعاء بالفولاذ المقاوم للصدأ ذي الانبعاثية المنخفضة.

في هذه المرحلة، تكون قارورة ديوار قد تشكلت بشكل أساسي. لاحقًا، استمر الناس في تحسين قارورة ديوار، ولكن بشكل رئيسي من حيث المواد، بينما ظل هيكلها الأساسي دون تغيير جوهري. المبادئ الأساسية للمعادن الحديثة أكواب حرارية زجاجات ديوار متشابهة. فهي ليست سوى طبقتين من المعدن المصقول المفرغ من الهواء. في الأنواع الأكثر تطوراً، تُضاف عدة طبقات من مواد ذات قدرة ضعيفة على نقل الحرارة إلى السطح الخارجي للمعدن، لكن تأثيرها محدود، وأقل أهمية بكثير من تأثير العزل الحراري لطبقة التفريغ.

انتقال الطاقة الحرارية

قد يشعر العديد من القراء بالحيرة بعد قراءة هذا، فما هو التوصيل الحراري؟ وما هو الإشعاع الحراري؟ وما علاقة انخفاض الانبعاثية؟ يبدأ الأمر بكيفية فقدان الطاقة الحرارية. يُفترض في علم انتقال الحرارة وجود ثلاث طرق رئيسية لنقل الطاقة الحرارية من جسم إلى آخر: التوصيل الحراري، والحمل الحراري، والإشعاع الحراري. عندما نلمس سطحًا معدنيًا باردًا بأيدينا، نشعر بالبرودة لأن الطاقة الحرارية تنتقل من اليد الأكثر دفئًا إلى المعدن الأكثر برودة. تُسمى هذه الطريقة لتبادل الحرارة في التلامس المباشر بين جسمين صلبين بالتوصيل الحراري.

هبت نسمة عليلة وشعرنا بالانتعاش. من منظور انتقال الحرارة، فإن هذا التدفق للهواء يسحب الحرارة من سطح بشرتنا عبر الحمل الحراري.

الشمس حارقة في السماء والناس يتصببون عرقًا بغزارة. هذا هو الإشعاع الحراري للشمس. نعلم جميعًا أن الكون بيئة خالية من الهواء، لكن الشمس مع ذلك قادرة على نقل الحرارة إلى الأرض عبر الإشعاع الحراري. والسبب في ذلك هو أن أهم ما يميز الإشعاع الحراري هو أنه لا يحتاج إلى وسط ناقل. بينما يتطلب كل من التوصيل الحراري والحمل الحراري وجود وسط ناقل.

جميع الأجسام تشع حرارة، لكن قدرتها على الإشعاع تختلف، والكمية الفيزيائية التي تقيس هذه القدرة هي الانبعاثية. استخدام مواد ذات انبعاثية منخفضة (مثل المعادن) يقلل من الإشعاع الحراري. بمعرفة الطرق الثلاث الرئيسية لانتقال الحرارة، يصبح صنع ترمس أمرًا سهلاً. إذا لم تكن موصلًا للحرارة، فسأقوم بتفريغها ومنعك من نقلها؛ أما بالنسبة للإشعاع الحراري؟ فما عليك سوى طلائه بطبقة من الفضة، أو استخدام مواد معدنية وصقل سطحها. أما بالنسبة للحمل الحراري، فما عليك سوى إغلاق الغطاء. الجو يزداد برودة. أمسك الترمس بيدك وارتشف رشفة من الماء الساخن. ألا تشعر بدفء أكبر؟