Γιατί ένα θερμός διατηρεί τα πράγματα κρύα περισσότερο από ό,τι κρατά τα πράγματα ζεστά;

Ένα θερμός φαίνεται να είναι πιο αποτελεσματικό για τη διατήρηση των κρύων υγρών, λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ της θερμοκρασίας περιβάλλοντος και των αντιληπτών "κρύων" και "καυτών" υγρών. Η θερμική ενέργεια θα μεταφερθεί από τα ζεστά υγρά πιο γρήγορα από ό,τι θα μεταφέρει σεκρύα υγρά.

Μπορείτε να θυμηθείτε το μεσημεριανό γεύμα κατά τη διάρκεια των σχολικών σας ημερών; Για μένα, το μεσημεριανό μου σακουλάκι θα περιέχει ένα σάντουιτς με φυστικοβούτυρο και ζελέ, ένα μήλο, ένα σακουλάκι πατατάκια και ένα Capri Sun σε θερμοκρασία δωματίου. Θυμάμαι ακόμα τον φθόνο που είχα για εκείνα τα παιδιά που έβγαζαν ένα θερμός από την τσάντα τους και άρχιζαν να πίνουν ζεστή σούπα ή να πίνουν παγωμένο χυμό. Όλο το φαγητό μου είχε την ίδια θερμοκρασία και οι γονείς μου αρνήθηκαν να μου αγοράσουν ένα θερμός, επιμένοντας ότι θα το έχανα (μάλλον είχαν δίκιο).

Η φαινομενική μαγεία ενός θερμός με έχει μπερδέψει εδώ και πολλά χρόνια, αλλά έχω μάθει επίσης ένα ενδιαφέρον γεγονός από διάφορους φίλους που αγαπούν τα θερμός. Εν ολίγοις, τα θερμώματά τους είναι καλύτερα στο να διατηρούν τα κρύα υγρά κρύα παρά στο να διατηρούν τα ζεστά υγρά ζεστά. Γιατί είναι αυτό;

Τι είναι το Thermos;

Προτού μπορέσουμε να καταλάβουμε τις περιπλοκές του, ας ρίξουμε μια ευρεία ματιά στα θερμόζωα για να έχουμε μια πιο ξεκάθαρη ιδέα για το θέμα. Ένα θερμός είναι κάθε δοχείο που μπορεί να διατηρεί τα υγρά είτε ζεστά είτε κρύα, χάρη σε ένα σχέδιο διπλού τοιχώματος που διαθέτει κενό.

Πιο επίσημα γνωστή ως φιάλη κενού, αυτή η εφεύρεση κυκλοφορεί από τα τέλη του 19ου αιώνα, όταν ο ερευνητής Sir James Dewar σκόνταψε πάνω της κατά τη διάρκεια της μελέτης του για την κρυογονική. Ο Ντιούαρ τοποθέτησε δύο μπρούτζινες φιάλες τη μία μέσα στην άλλη και τις ένωσε στο λαιμό. Ο αέρας που παγιδεύτηκε ανάμεσα στις δύο φιάλες σε ένα θερμός μπορεί να αφαιρεθεί ή να εκκενωθεί, δημιουργώντας ένα κενό στο εσωτερικό του χώρου.

Χωρίς αέρα για τη διευκόλυνση της μεταφοράς θερμότητας, το υγρό που τοποθετείται στην εσωτερική φιάλη θα απομονωθεί από τις εξωτερικές συνθήκες και έτσι θα μπορεί να διατηρήσει τη θερμοκρασία του πιο αποτελεσματικά. Αν και αυτή ήταν μια στοιχειώδης έκδοση ενός θερμός και πρόσφερε μόνο μερικό κενό, ήταν μια τεράστια ανακάλυψη.

Βασικά, είτε βάλετε ζεστή σούπα στον ατμό είτε παγωμένο νερό στο θερμός, η φυσαλίδα κενού που περιβάλλει την εσωτερική φιάλη θα διατηρήσει τη θερμοκρασία σταθερή για μεγάλο χρονικό διάστημα. Τα καλύτερα θερμοσώματα της αγοράς ισχυρίζονται ότι διατηρούν τα αντικείμενα κρύα ή ζεστά για δύο ημέρες και έως και 10 ημέρες εάν το υγρό είναι παγωμένο! Αν και η απόδοση του θερμού έχει σίγουρα βελτιωθεί με τα χρόνια, οι άνθρωποι εξακολουθούν να ισχυρίζονται ότι τα υγρά κρυώνουν πριν ζεσταθούν, ένας ισχυρισμός που σχετίζεται άμεσα με τη μεταφορά θερμότητας .

Μεταφορά θερμότητας σε θερμός

Η ενέργεια δημιουργείται από τη δονητική κίνηση των ατόμων και των μορίων, και αυτή η ενέργεια μπορεί να μεταφερθεί. Όταν αυτή η μεταφορά ενέργειας συμβαίνει ως αποτέλεσμα διαφοράς θερμοκρασίας, ονομάζεται θερμική ενέργεια . Στην περίπτωση διαφορετικών θερμοκρασιών, η θερμική ενέργεια ρέει από ένα θερμό αντικείμενο σε ένα κρύο αντικείμενο.

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, μια φιάλη κενού είναι σε θέση να αποτρέψει ή να ελαχιστοποιήσει τη μεταφορά θερμότητας μεταξύ του εξωτερικού περιβάλλοντος και του υγρού μέσα στο θερμός. Γιατί έχει σημασία αυτό; Επειδή η μεταφορά θερμότητας είναι ένα βασικό μέρος της θερμικής μηχανικής και της θερμοδυναμικής, και συμβαίνει σε όλο το σύμπαν! Η μεταφορά θερμότητας είναι ο τρόπος με τον οποίο η θερμική ενέργεια μεταφέρεται μεταξύ των αντικειμένων, είτε πρόκειται για μια σόμπα μεταφοράς που βράζει μια κατσαρόλα με νερό, ο ήλιος που θερμαίνει τον πλανήτη ή μια φωτιά που ζεσταίνει ένα marshmallow!

Όταν πρόκειται για το περιεχόμενο ενός θερμός και το εξωτερικό περιβάλλον, η μεταφορά θερμότητας καθυστερεί σημαντικά από το στρώμα κενού. Εάν ήταν γεμάτο με ζεστή σούπα, η θερμική ενέργεια από την εσωτερική φιάλη θα προσπαθούσε να θερμάνει τα ψυχρότερα μόρια αερίου στο ενδιάμεσο διάστημα, τα οποία θα μπορούσαν στη συνέχεια να περάσουν αυτή τη θερμική ενέργεια στο εξωτερικό τοίχωμα της φιάλης και στη θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος, η οποία θα ήταν πιο κρύα από τη ζεστή σούπα.

Ωστόσο, δεν υπάρχει αέριο στο χώρο κενού, έτσι ώστε η μεταφορά θερμικής ενέργειας να μην πραγματοποιείται εύκολα. Ομοίως, εάν η εσωτερική φιάλη γεμίσει με παγωμένο νερό, η ζεστασιά του εξωτερικού περιβάλλοντος θα ζεστάνει τη φιάλη, αλλά δεν υπάρχουν μόρια αέρα που να μεταφέρουν αυτή τη θερμική ενέργεια στο εσωτερικό τοίχωμα της φιάλης, και έτσι το κρύο νερό παραμένει κρύο!

Λοιπόν, γιατί τα Thermoses είναι καλύτερα στο να διατηρούν τα πράγματα κρύα;

Όσον αφορά τη μεταφορά θερμότητας, όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ δύο αντικειμένων, τόσο πιο γρήγορα θα μεταφερθεί η ενέργεια μεταξύ τους, από το ζεστό στο κρύο. Η αντίληψή μας για το ζεστό και το κρύο είναι επίσης ένα σημαντικό πράγμα που πρέπει να λάβουμε υπόψη σε αυτήν την ερώτηση. Σκεφτείτε ότι η θερμοκρασία δωματίου είναι περίπου 70 βαθμοί Φαρενάιτ (21 Κελσίου). Το νερό παγώνει στους 32 βαθμούς Φαρενάιτ (0 Κελσίου) και βράζει στους 212 βαθμούς Φαρενάιτ (100 Κελσίου).

(Φωτογραφία:Katya123ua/Shutterstock)

Έτσι, η διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας δωματίου και ενός θερμός ενός παγωμένου ποτού είναι πολύ μικρότερη από τη διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας δωματίου και ενός θερμός ζεστής σούπας από τη σόμπα. Τώρα, ένα θερμός απέχει πολύ από το τέλειο και λίγη θερμότητα χάνεται σταδιακά. Κάθε φορά που ανοίγετε το θερμός, για παράδειγμα, θα συμβαίνει σημαντική μεταφορά θερμότητας (δηλαδή, ο καφές σας θα κρυώνει ή το νερό σας θα ζεσταίνεται). Ωστόσο, μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας θα μεταφερθεί μεταξύ του καφέ και του ψυχρότερου αέρα, λόγω της μεγαλύτερης διαφοράς στη θερμοκρασία. Μια μικρότερη ποσότητα ενέργειας θα μεταφερθεί μεταξύ του κρύου νερού και του θερμότερου αέρα, λόγω της μικρότερης διαφοράς θερμοκρασίας τους.

Εδώ παίζει ρόλο η ανθρώπινη αντίληψη. θα έχουμε μεγαλύτερη επίγνωση της αλλαγής θερμοκρασίας στον καφέ παρά για την αλλαγή θερμοκρασίας στο νερό. Ως αποτέλεσμα, η δημοφιλής γνώμη δηλώνει ότι τα θερμόζωα είναι καλύτερα στο να διατηρούν τα πράγματα κρύα από το να διατηρούν τα πράγματα ζεστά, αλλά με βάση το ποσοστό της θερμικής ενέργειας που μεταφέρεται, τα θερμοσώματα είναι εξίσου αποτελεσματικά και στα δύο άκρα του φάσματος θερμοκρασίας.

Μια τελευταία λέξη

Ο λόγος που τα θερμόζωα φαίνονται πιο αποτελεσματικά στο να διατηρούν τα πράγματα δροσερά παρά ζεστά είναι η αντίληψή μας για την αλλαγή της θερμοκρασίας. Τα ζεστά υγρά (δηλαδή ο καφές και η σούπα) παρασκευάζονται πολύ πιο ζεστά από τη θερμοκρασία δωματίου, ενώ ένα κρύο ρόφημα είναι πολύ πιο κοντά στη θερμοκρασία δωματίου. Καθώς συμβαίνει μεταφορά θερμότητας, έχουμε απλώς μεγαλύτερη επίγνωση της διαφοράς στη θερμική ενέργεια καθώς αλλάζουν τα ζεστά υγρά. Ένας καλός τρόπος για να αποφύγετε την απογοήτευση είναι να καταναλώνετε το περιεχόμενο του θερμός σας αμέσως μόλις το ανοίξετε για πρώτη φορά, προτού η θερμική ενέργεια έχει την ευκαιρία να κάνει τις κινήσεις της!