Jeder Schluck heißes Wasser, den du aus der Thermoskanne trinkst, ist Geschichte.

„Trinken Sie mehr heißes Wasser“ ist eine so universelle Antwort. Ob man nun erkältet ist oder Müdigkeit lindern möchte, „trinken Sie mehr heißes Wasser“ scheint ein Allheilmittel zu sein.

Der Thermosflasche Der Becher, der dieses Allheilmittel enthielt, nahm tatsächlich schon vor tausend Jahren in der Song-Dynastie Gestalt an.

Die Hauptmaterialien des gewöhnlichen ThermoskanneDie heute verwendeten Materialien sind Glas und Quecksilber. Ein wichtiger Produktionsprozess ist die Quecksilberplattierung, deren Technologie in der Song-Dynastie bereits sehr ausgereift war.

Konkret bedeutet Quecksilberplattierung, dass eine flüssige Quecksilber-Gold-Legierung auf die Oberfläche des Objekts aufgetragen und anschließend erhitzt und gebrannt wird. Nach dem Verdampfen des Quecksilbers erhält man das vergoldete Objekt. Die Geschichte des Glases lässt sich bis in die Westliche Zhou-Dynastie zurückverfolgen. Allerdings war der frühe Glasherstellungsprozess noch nicht ausgereift. Das damalige Glas wurde als „sehr farbintensives, aber leichtes und sprödes Material“ beschrieben und war nicht hitzebeständig. Nach der Song-Dynastie begann man, Nanpeng-Sand der Glasherstellung beizufügen. Dies verbesserte die Beschaffenheit des Glases und überwand seine Schwächen – Sprödigkeit und mangelnde Hitzebeständigkeit. Mit diesen Voraussetzungen entwickelte sich die Technologie der Thermoskanne der Song-Dynastie allmählich weiter.

Die berühmte Dewar's-Flasche

Im Vergleich zur Thermoskanne der Song-Dynastie besitzt die moderne Thermoskanne eine deutlich bessere Isolierfähigkeit, da sie aus zwei Glasschichten besteht und zwischen diesen ein Vakuum herrscht. Der Vorgänger dieser Vakuumthermoskanne war der Dewar-Kanister.

Das Dewargefäß wurde vom schottischen Physiker James Dewar erfunden. Um 1880 begann Dewar, flüssigen Sauerstoff zu erforschen. Flüssiger Sauerstoff hat eine sehr niedrige Temperatur und verdampft bei Raumtemperatur.

Da Dewar keinen geeigneten Behälter zur Aufbewahrung hatte, musste er oft hilflos zusehen, wie die Flüssigkeit, die er mit so viel Mühe aufbereitet hatte, vollständig verdampfte, und war daraufhin deprimiert. Um flüssigen Sauerstoff lange lagern zu können, war Dewar fest entschlossen, einen Behälter zu erfinden – einen superisolierenden Behälter. So entstand die Dewar-Flasche.

Betrachten wir Dewars ursprüngliche Idee: Zunächst wurde ein doppelwandiger Behälter verwendet, um die Wärmedämmung zu verbessern. Da jedoch weiterhin Wärme zwischen den beiden Wänden geleitet wurde, versuchte Dewar, die Luft aus der Zwischenschicht zu entfernen. Obwohl die Wärmeleitung dadurch unterbunden wurde, strahlte die Flüssigkeit weiterhin Wärme ab. Daher verwendete Dewar für den Behälter Edelstahl mit niedrigem Emissionsgrad.

An diesem Punkt ist die Dewar-Flasche im Wesentlichen geformt. Später wurde die Dewar-Flasche weiter verbessert, hauptsächlich hinsichtlich der Materialien, ihre Grundstruktur blieb jedoch im Wesentlichen unverändert. Die Grundprinzipien der modernen Metallverarbeitung Thermosbecher Dewar-Gefäße funktionieren genauso. Sie bestehen im Grunde nur aus einer doppelwandigen Vakuumisolierung und poliertem Metall. Bei fortschrittlicheren Modellen werden außen auf das Metall mehrere Schichten aus Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit aufgebracht, deren Effekt jedoch begrenzt und weitaus geringer ist als die Wärmedämmwirkung der Vakuumschicht.

Wärmeübertragung

Viele Leser werden nach dem Lesen dieses Textes verwirrt sein: Was ist Wärmeleitung? Was ist Wärmestrahlung? Was hat es mit einem niedrigen Emissionsgrad auf sich? Zunächst einmal geht es darum, wie Wärmeenergie verloren geht. Die Wärmetheorie unterscheidet drei Hauptarten der Wärmeübertragung zwischen Objekten: Wärmeleitung, Wärmekonvektion und Wärmestrahlung. Berühren wir eine kalte Metalloberfläche, spüren wir Kälte, weil Wärmeenergie von der wärmeren Hand zum kälteren Metall fließt. Diese Art des Wärmeaustauschs im direkten Kontakt zwischen zwei Festkörpern nennt man Wärmeleitung.

Es wehte eine Brise und wir fühlten uns kühl. Aus Sicht der Wärmeübertragung handelt es sich dabei um einen Luftstrom, der durch thermische Konvektion Wärme von unserer Hautoberfläche abführt.

Die Sonne brennt vom Himmel und die Menschen schwitzen stark. Das ist die Wärmestrahlung der Sonne. Wir alle wissen, dass das Universum ein Vakuum ist, doch die Sonne kann trotzdem Wärme durch Wärmestrahlung an die Erde abgeben. Denn die größte Eigenschaft der Wärmestrahlung ist, dass sie kein Medium benötigt. Sowohl Wärmeleitung als auch Wärmekonvektion benötigen hingegen ein Medium.

Alle Objekte strahlen Wärme ab, aber ihre Strahlungsfähigkeit ist unterschiedlich. Die physikalische Größe, die diese Fähigkeit misst, ist der Emissionsgrad. Materialien mit niedrigem Emissionsgrad (wie Metall) können die Wärmestrahlung reduzieren. Kennt man die drei Hauptarten der Wärmeübertragung, ist die Herstellung einer Thermoskanne ganz einfach. Wenn ein Material keine Wärme leitet, kann man es einfach mit einem Vakuum absaugen und so die Wärmeübertragung verhindern. Bei Wärmestrahlung reicht eine Silberschicht oder die Verwendung von Metallmaterialien und das Polieren der Oberfläche. Bei Konvektion genügt es, den Deckel zu schließen. Es wird immer kälter. Nehmen Sie die Thermoskanne in die Hand und trinken Sie einen Schluck heißes Wasser. Fühlt es sich nicht viel wärmer an?