为什么保温瓶中不灌满水更容易保温?
当保温瓶灌得太满时,保温塞会和水接触,使水的热量直接传给了保温塞,保温塞又传给了外部空气;反之如果要是有一段的空气,水会和空气传播再传给保温塞,因为不流通的空气不是热的良导体,所以保温瓶效果会好一些.未灌满热开水的瓶中留有空气,空气热膨胀,使瓶内气压增大。增大的气压使薄膜鼓起来,同样能把保温瓶的瓶塞顶出来。
灌满热开水的瓶里空气较少,受热膨胀后体积也较小,不会产生很大的力,因此薄膜不会凸起来,瓶塞不会跳出来。 现代的保温瓶是英国物理学家詹姆斯·杜瓦爵士于1892年发明的。当时他正在进行一项使气体液化的研究工作,气体要在低温下液化,首先需设计出一种能使气体与外界温度隔绝的容器,于是他请玻璃技师伯格为他吹制了一个双层玻璃容器,两层内壁涂上水银,然后抽掉两层之间的空气,形成真空。这种真空瓶又叫
“杜瓶”,可使盛在里面的液体不论泠、热温度都保持一定时间内不变。
由于在家庭中保温瓶主要用于热水保温,故又称热水瓶。保温瓶的构造并不复杂。中间为双层玻璃瓶胆,两层之间抽成真空状态,并镀银或铝,真空状态可以避免热对流,玻璃本身是热的不良导体,镀银的玻璃则可以将容器内部向外辐射的热能反射回去。反过来,如果瓶内储存冷液体,这种瓶又可以防止外面的热能辐射到瓶内。
保温瓶的瓶塞,通常以软木或塑料制成,这两种材料也都不易导热。保温瓶外壳有竹编、塑料、铁皮、铝、不锈钢等材料制成,保温瓶的瓶口有一橡胶垫圈,瓶底有一碗形橡胶垫座,这些都是为了固定玻璃胆用,以防与外壳碰撞。保温瓶的保温、保冷功能最差的地方是瓶颈周围,热量多在该处借助传导方式流通。因此,制造时总是尽可能缩短瓶颈,容量愈大而瓶口越小的保温瓶,保温效果愈好,正常情况下,12小时之内可使瓶内的冷饮保持在4。c左右。开水在60。c左右。
保温瓶与人们的工作、生活关系密切。实验室里用它贮存化学药品,野餐、足球赛时人们用它贮存食物和饮料。近年来保温瓶的出水口又添许多新花样,制出了压力保温瓶,接触式保温瓶等。但保温原理不变。
众所周知,热量总是从温度高的地方传递到温度低的地方,传递方式有三种,分别是传导、对流和辐射,想保温就要尽量切断这三种传递方式。热水瓶的内胆镀银最大限度地减少了热辐射;热水瓶的内胆由玻璃制成,而玻璃是热的不良导体,能够降低热传导的发生;热水在内胆内可以视为一个同温的整体,热对流也无从谈起。这样热水瓶损失热量最大的地方就是瓶口了,所以我们就用同样是热的不良导体的软木塞把瓶口塞上。
那么,到底是水灌满有利于保温还是不灌满更利于保温?其实,这是一个要不要热水瓶内的热水和软木塞接触的问题,灌满就是直接接触,不灌满就是中间留点空间,也就是用空气把热水和软木塞隔开。在水、空气与木塞三者中,空气的导热能力最小,软木塞次之,而水的导热能力最大。如果把热水瓶灌满水,导热最强的水就会与木塞紧密结合在一起,热量就会很快地通过木塞散发。而如果木塞与热水之间保有一些空气,那么热水瓶的热传递能力就会减弱,因此可知,热水瓶不灌满会更保温。