Как устроен термос?

Термос – это бытовой аксессуар с теплоизоляционными свойствами, предназначенный для временного сохранения (до суток) продуктов горячими или холодными. Это незаменимая вещь в походах, на рыбалке, на отдыхе, в пути.

С термосом всегда можно выпить чашку горячего чая или кофе, освежиться холодным напитком и даже плотно пообедать.

Существует множество видов термосов.

• Для жидкостей. Имеют узкую горловину диаметром 25-55 мм. Такой размер горловины способствует наименьшим потерям тепла через крышку. На основную пробку накручивается крышка-чашка, в которую можно наливать напиток.
• Для еды. Сюда помещаются для хранения первые или вторые блюда. Характерная особенность – широкая горловина диаметром 65-80 мм, через которую удобно загружать в термос продукт, но потери тепла более значительные, чем через узкую горловину.
• Универсальные. В них можно поочередно хранить и напитки, и еду. Универсальная крышка с внутренней пробкой позволяет открывать или узкое отверстие, когда в термосе жидкость, или отвинтить крышку, когда в термосе еда. Этот вариант хорош тогда, когда термосом пользуются редко. Если же хранить еду и напитки приходится часто, то лучше купить 2 термоса разного назначения, так как запахи от предыдущей еды могут передаться напиткам, и наоборот.
• С контейнерами-судками. Имеют 2-3 съёмных контейнера, которые загружаются различными блюдами и помещаются внутрь термоёмкости. Следует учесть, что все судки при одновременном хранении должны быть или с горячей пищей, или с холодной.
• Помповые. Обычно это модели большого объёма. Жидкость поступает в чашку тонкой струёй из специального отверстия при нажатии кнопки помпонасоса. Это удобно, не нужно наклонять массивный термос, но остывание происходит быстрее из-за недостаточной герметичности таких термосов.
• Современные «продвинутые» модели с подогревом. Встроенный аккумулятор с нагревательной термоспиралью подогреет содержимое термоса в ситуации, когда продукт частично остынет при хранении сверх планируемого срока.

Основные элементы конструкции, из которых состоит термос, таковы.

• Корпус. Изготавливается из нержавеющей стали или пластика. Защищает колбу от повреждений. Металлический корпус более надежный, чем пластиковый, обладает повышенной прочностью. Между корпусом и колбой прокладывается слой теплоизоляции.
• Колба с двойными стенками – основной элемент в устройстве. Между стенками колбы создается вакуум, практически исключающий обмен хранящегося продукта с окружающей средой, что является определяющим фактором для сохранения температуры продуктов.
• Пробка и крышка. Закрывают горловину изделия, имеют низкие теплопроводные свойства. Внутри крышки есть воздушная прослойка или пористый теплоизоляционный материал. Крышки бывают обычные винтовые, с клапаном, с помпой. Важно, как устроена крышка, так как через неё происходят основные теплопотери. Наилучшую сохранность обеспечивают крышки без отверстий, поэтому зачастую простые недорогие термосы сохраняют продукты значительно дольше, чем дорогие модели с помпой.

Если посмотреть, как сделан термос в разрезе, то можно увидеть такое строение:

• внешняя стенка корпуса;
• слой теплоизоляции;
• внешняя стенка колбы;
• область вакуума;
• внутренняя стенка колбы;
• область для продукта.

Материалы, из которых изготавливают термос, также могут быть различными.

• Стекло. Внутренняя стеклянная колба обеспечивает длительное хранение, легко моется и не впитывает запахи. Единственный недостаток стекла – хрупкость, что требует максимально бережного обращения.
• Металл. Колбы из нержавеющей стали самые прочные, но более тяжёлые, чем из стекла. Как правило, внешний корпус тоже изготавливается из нержавейки. Подходит для дальнобойщиков и туристов, где при постоянных встрясках повышенная прочность как нельзя кстати.
• Пластиковые колбы самые дешёвые, но их потребительские свойства вызывают сомнения. Запах пластмасс передаётся продуктам и впитывает запахи еды. Лучше хранить в них горячую воду только для технического использования, но не для пищи (например, отогреть замерзший замок в авто, помыть в холодное время руки, ещё что-то подобное).

В природе существует 3 способа теплообмена: конвекция, теплопроводность и тепловое излучение. Все термоёмкости работают на основе этого закона физики. Назначение термоса – свести процессы теплообмена содержимого термоса с окружающей средой на минимум. При конвекции тепловая энергия передается перемещающимися потоками жидкости или газа. Герметически закрытый в термосе продукт имеет контакт только с внутренней стенкой колбы, поэтому конвекция не возникает.

При теплопроводности атомы веществ с разной температурой хаотично движутся с разной скоростью, сталкиваются между собой, при ударе быстрые горячие атомы отдают энергию медленным холодным и остывают, движение замедляется. В термосе двойные стенки колбы, между которыми создаётся вакуум, препятствуют возникновению теплопроводности, так как не имеют проводника тепла от внутренней стенки к внешней.

При тепловом излучении электромагнитное поле горячих атомов колеблется, тепловая энергия передаётся в виде инфракрасного излучения. Зеркальная поверхность стенок термоса отражает излучение обратно к продукту. Конечно, идеальных термосов не существует.

О том, как устроен термос, смотрите в следующем видео.