Elke slok heet water die je uit de thermosbeker drinkt, is geschiedenis.

"Drink meer warm water" is zo'n universeel antwoord. Of je nu verkouden bent of vermoeidheid wilt verlichten, "drink meer warm water" lijkt een wondermiddel te zijn.

De Thermosfles De beker met dit wondermiddel kreeg in feite al duizend jaar geleden, tijdens de Song-dynastie, vorm.

De belangrijkste materialen van het gewone ThermosflesDe materialen die we tegenwoordig gebruiken zijn glas en kwik. Een belangrijk proces in de productie is het kwikplateren, en de kwikplateringstechnologie was al zeer ontwikkeld tijdens de Song-dynastie.

Concreet houdt kwikplateren in dat een vloeibare kwik-goudlegering op het oppervlak van een voorwerp wordt aangebracht, waarna het wordt verhit en gebakken. Nadat het kwik is verdampt, ontstaat het vergulde voorwerp. De geschiedenis van glas gaat terug tot de Westelijke Zhou-dynastie. Het vroege glasproductieproces was echter nog niet voldoende ontwikkeld. Men beschreef het glas van die tijd als "zeer helder van kleur, maar licht en broos van structuur" en het kon geen hoge temperaturen verdragen. Na de Song-dynastie begon men Nanpeng-zand aan de glasformule toe te voegen, wat de structuur van het glas verbeterde en de zwakke punten van broosheid en hittebestendigheid overwon. Met deze voorwaarden ontwikkelde de thermosflestechnologie van de Song-dynastie zich geleidelijk.

De beroemde Dewar's fles

Vergeleken met de thermosfles uit de Song-dynastie heeft de moderne thermosfles een sterker isolerend vermogen, omdat deze is opgebouwd uit dubbel glas met een vacuüm in de tussenlaag. De voorloper van deze vacuümthermosfles was de Dewar-fles.

De Dewar-fles werd uitgevonden door de Schotse natuurkundige James Dewar. Rond 1880 begon Dewar met het bestuderen van vloeibare zuurstof. De temperatuur van vloeibare zuurstof is erg laag en het verdampt bij kamertemperatuur.

Zonder een geschikte opslagcontainer zag Dewar vaak machteloos toe hoe de vloeistof die hij met zoveel moeite had bereid, oxideerde tot niets, wat hem een ​​neerslachtig gevoel gaf. Om vloeibare zuurstof langdurig te kunnen bewaren, was Dewar vastbesloten een container uit te vinden, een supergeïsoleerde container, en zo ontstond de Dewar-fles.

Laten we Dewars idee nog eens bekijken: Ten eerste werd een dubbelwandige container gebruikt om de thermische isolatie te verbeteren, maar er was nog steeds warmtegeleiding tussen de twee lagen. Daarom probeerde Dewar de lucht uit de tussenlaag te verwijderen. De warmtegeleiding verdween echter, maar de vloeistof bleef warmte afgeven. Daarom stapte Dewar over op roestvrij staal met een lage emissiviteit voor de container.

Op dit punt is de Dewarfles in principe gevormd. Later werden de Dewarflessen verder verbeterd, maar voornamelijk qua materialen. De hoofdstructuur bleef in wezen onveranderd. De basisprincipes van moderne metaalbewerking. Thermosbekers En Dewarflessen zijn in principe hetzelfde. Ze bestaan ​​uit een dubbele laag vacuüm en gepolijst metaal. Bij meer geavanceerde exemplaren worden aan de buitenkant van het metaal meerdere lagen materiaal met slechte warmtegeleidingseigenschappen toegevoegd, maar het effect hiervan is beperkt en veel minder belangrijk dan de thermische isolatie van de vacuümlaag.

overdracht van warmte-energie

Veel lezers zullen na het lezen hiervan in de war raken: wat is warmtegeleiding? Wat is warmtestraling? Wat is het probleem met een lage emissiviteit? Dit begint met de manier waarop warmte-energie verloren gaat. Warmteoverdracht gaat ervan uit dat er drie belangrijke manieren zijn om warmte-energie van het ene object naar het andere over te dragen: warmtegeleiding, warmteconvectie en warmtestraling. Wanneer we een koud metalen oppervlak met onze handen aanraken, voelen we kou omdat warmte-energie van de warmere hand naar het koelere metaal stroomt. Deze methode van warmte-uitwisseling bij direct contact tussen twee vaste stoffen wordt warmtegeleiding genoemd.

De wind waaide en we voelden ons koel. Vanuit het perspectief van warmteoverdracht is dit de luchtstroom die door middel van thermische convectie warmte van het huidoppervlak afvoert.

De zon brandt fel aan de hemel en mensen zweten zich een slag in de rondte. Dit is de warmtestraling van de zon. We weten allemaal dat het universum een ​​vacuüm is, maar de zon kan toch warmte naar de aarde overbrengen door middel van warmtestraling. Dit komt doordat warmtestraling geen medium nodig heeft. Zowel warmtegeleiding als warmteconvectie vereisen wel een medium.

Alle objecten stralen warmte uit, maar hun vermogen om warmte uit te stralen verschilt. De fysische grootheid die dit vermogen meet, is emissiviteit. Door materialen met een lage emissiviteit (zoals metaal) te gebruiken, kan warmtestraling worden verminderd. Met de kennis van de drie belangrijkste manieren waarop warmte wordt overgedragen, is het maken van een thermosbeker eenvoudig. Als je geen warmte geleidt, zuig ik de warmte op en voorkom ik dat je warmte doorgeeft; warmtestraling? Bedek de beker dan met een laagje zilver, of gebruik metalen materialen en polijst het oppervlak. Wat betreft warmteconvectie: doe gewoon het deksel dicht en klaar. Het wordt steeds kouder. Pak de thermosbeker in je hand en neem een ​​slok warm water. Voelt het niet veel warmer aan?