Mỗi ngụm nước nóng bạn uống từ chiếc cốc giữ nhiệt đều là một khoảnh khắc lịch sử.

"Uống nhiều nước nóng hơn" là một câu trả lời phổ biến. Cho dù bạn bị cảm lạnh hay muốn giảm mệt mỏi, "uống nhiều nước nóng hơn" dường như là một phương thuốc vạn năng.

Cái Bình giữ nhiệt Chiếc cốc đựng phương thuốc vạn năng này thực chất đã xuất hiện từ cách đây cả nghìn năm, vào thời nhà Tống.

Các vật liệu chính của vật liệu thông thường Bình giữ nhiệtNhững vật liệu chúng ta sử dụng ngày nay là thủy tinh và thủy ngân. Một quy trình quan trọng trong sản xuất là mạ thủy ngân, và công nghệ mạ thủy ngân đã rất hoàn thiện vào thời nhà Tống.

Cụ thể, mạ thủy ngân là việc phủ một lớp hợp kim vàng thủy ngân lên bề mặt vật thể, sau đó nung nóng. Sau khi thủy ngân bay hơi, vật thể được mạ vàng sẽ ra đời. Còn về thủy tinh, lịch sử của nó có thể bắt nguồn từ thời Tây Chu. Tuy nhiên, quy trình sản xuất thủy tinh thời kỳ đầu chưa đủ hoàn thiện. Người ta mô tả thủy tinh lúc đó là "màu sắc rất sáng nhưng nhẹ và dễ vỡ" và không chịu được nhiệt độ cao. Sau thời Tống, người ta bắt đầu thêm cát Nam Bồng vào công thức làm thủy tinh, giúp cải thiện kết cấu của thủy tinh và khắc phục nhược điểm dễ vỡ và không chịu được nhiệt độ cao. Với những tiền đề này, công nghệ bình giữ nhiệt thời Tống dần dần được hoàn thiện.

Chai rượu Dewar nổi tiếng

So với bình giữ nhiệt thời nhà Tống, bình giữ nhiệt hiện đại có khả năng giữ nhiệt tốt hơn vì nó có hai lớp thủy tinh và một lớp chân không ở giữa hai lớp thủy tinh. Tiền thân của loại bình giữ nhiệt chân không này là bình Dewar.

Bình Dewar được phát minh bởi nhà vật lý người Scotland James Dewar. Khoảng năm 1880, Dewar bắt đầu nghiên cứu oxy lỏng. Nhiệt độ của oxy lỏng rất thấp và nó sẽ bay hơi ở nhiệt độ phòng.

Vì không có bình chứa phù hợp, Dewar thường bất lực nhìn chất lỏng mà ông đã dày công điều chế bị oxy hóa thành hư không, cảm thấy chán nản. Để lưu trữ oxy lỏng trong thời gian dài, Dewar quyết tâm phát minh ra một loại bình chứa, một bình chứa cách nhiệt siêu tốt, và thế là bình Dewar ra đời.

Hãy xem xét lại ý tưởng của Dewar: Đầu tiên, người ta sử dụng bình chứa hai lớp để tăng cường khả năng cách nhiệt, nhưng vẫn có sự dẫn nhiệt giữa hai lớp bình, vì vậy Dewar đã cố gắng hút không khí ra khỏi lớp giữa. Tuy nhiên, sự dẫn nhiệt đã biến mất, nhưng chất lỏng vẫn tiếp tục bức xạ nhiệt, vì vậy Dewar đã chuyển sang sử dụng thép không gỉ có độ phát xạ thấp để chế tạo bình chứa.

Đến giai đoạn này, bình Dewar về cơ bản đã được hình thành. Sau đó, người ta tiếp tục cải tiến bình Dewar, nhưng chủ yếu về vật liệu, còn cấu trúc chính về cơ bản vẫn không thay đổi. Các nguyên tắc cơ bản của kim loại hiện đại Cốc giữ nhiệt Bình Dewar và các loại bình khác đều giống nhau. Chúng chỉ đơn giản là lớp chân không kép và kim loại được đánh bóng. Ở những loại tiên tiến hơn, một vài lớp vật liệu có khả năng truyền nhiệt kém được thêm vào bên ngoài lớp kim loại, nhưng hiệu quả hạn chế, ít quan trọng hơn nhiều so với hiệu quả cách nhiệt của lớp chân không.

sự truyền năng lượng nhiệt

Nhiều người đọc sẽ bối rối sau khi đọc phần này, dẫn nhiệt là gì? Bức xạ nhiệt là gì? Tại sao độ phát xạ thấp lại quan trọng? Điều này bắt đầu từ cách năng lượng nhiệt bị mất đi. Lý thuyết truyền nhiệt cho rằng có ba cách chính để truyền năng lượng nhiệt từ vật này sang vật khác: dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt và bức xạ nhiệt. Khi chúng ta chạm vào một bề mặt kim loại lạnh bằng tay, chúng ta cảm thấy lạnh vì năng lượng nhiệt truyền từ bàn tay ấm hơn sang kim loại lạnh hơn. Phương pháp trao đổi nhiệt này khi tiếp xúc trực tiếp giữa chất rắn và chất rắn được gọi là dẫn nhiệt.

Gió thổi nhẹ và chúng tôi cảm thấy mát mẻ. Xét về mặt truyền nhiệt, đây là luồng không khí mang nhiệt từ bề mặt da của chúng ta đi thông qua đối lưu nhiệt.

Mặt trời đang thiêu đốt bầu trời và mọi người đang đổ mồ hôi đầm đìa. Đây là bức xạ nhiệt của mặt trời. Chúng ta đều biết rằng vũ trụ là một môi trường chân không, nhưng mặt trời vẫn có thể truyền nhiệt đến trái đất thông qua bức xạ nhiệt. Điều này là bởi vì đặc điểm lớn nhất của bức xạ nhiệt là nó không cần môi trường trung gian. Cả dẫn nhiệt và đối lưu nhiệt đều cần môi trường trung gian.

Mọi vật đều phát ra nhiệt, nhưng khả năng phát nhiệt của chúng khác nhau, và đại lượng vật lý đo khả năng này là hệ số phát xạ. Sử dụng vật liệu có hệ số phát xạ thấp (như kim loại) có thể làm giảm bức xạ nhiệt. Hiểu được ba cách truyền nhiệt chính, việc chế tạo một chiếc cốc giữ nhiệt rất dễ dàng. Nếu không dẫn nhiệt, tôi sẽ hút chân không để ngăn nhiệt truyền đi; còn bức xạ nhiệt? Chỉ cần mạ một lớp bạc, hoặc sử dụng vật liệu kim loại và đánh bóng bề mặt. Đối với đối lưu nhiệt, chỉ cần đậy nắp lại là xong. Thời tiết ngày càng lạnh hơn. Hãy cầm chiếc cốc giữ nhiệt lên và nhấp một ngụm nước nóng. Bạn có thấy ấm hơn nhiều không?