Содержание статьи:
- Какие бывают термосы?
- Как это устроено: как термос держит тепло?
- Сколько держит тепло термос?
- Почему термос не держит тепло, что делать?
Промозглые осенние будни заставляют постоянно искать источники тепла. Хочется укутаться в плед с головой, налить огромную кружку чая и смотреть сериал. А когда приходится выбираться на улицу, тепло очень хочется брать с собой. Мне в этом помогает небольшой термос.
Какие бывают термосы?
Для начала предлагаю немного отойти от темы и поговорить про виды термосов и, соответственно, про то, зачем он вам может пригодиться.
Собственно, их существует всего 3 вида:
- Для напитков – в форме бутылок с узкой горловиной. Удобны для прогулок и поездок.
- Для пищи – объемные, с широкой горловиной. В них, например, можно налить суп или положить гарнир. А широкую крышку можно использовать в качестве глубокой тарелки. Хороши при работе на природе – можно пообедать теплой пищей даже без микроволновки.
- Универсальные – обычно оснащены двойной пробкой.
На основе базовых видов также производят различные вариации, например, модели со встроенной помпой для розлива содержимого, для тренировок с нескользящим покрытием, для походов, для детей и так далее. И даже термокружки можно считать производными от классических термосов. Но самое главное, что все модели:
- Созданы с одной целью: как можно дольше поддерживать температуру содержимого. Если напиток горячий – сохранять тепло, если холодный – не давать ему нагреться. Да-да, термос актуален не только для холодной осени, но и для жаркого лета. И этот момент многие почему-то упускают из вида.
- Работают по одному принципу.
Как это устроено: как термос держит тепло?
Как бы скучно это ни звучало, в основе работы каждой разновидности – простая физика примерно на уровне школьной программы. А именно три физические единицы:
- Излучение – любое нагретое тело излучает тепло посредством инфракрасного излучения, передавая его контактирующим с ним телам или просто «выбрасывая» его в окружающее пространство. Чем активнее излучение, и чем лучше «соседние» предметы и материалы принимают его, тем активнее остывает источник.
- Конвекция – собственно, это способ передачи тепла от нагретого предмета посредством движения молекул воздуха. Соответственно, чтобы оно «утекало» источник даже не должен контактировать с другими предметами.
- Теплопроводность – это свойство материала проводить тепло. Например, если нагреть пластинку металла в одной точке, то очень быстро она нагреется целиком. А, например, по дереву и стеклу нагрев практически не распространяется. Также влияет и цвет материала. Темные материалы нагреваются быстрее, чем светлые – это можно заметить по одежде летом. А более всего устойчивы к нагреву блестящие полированные материалы – именно поэтому чайники изготавливают из полированной нержавейки – блестящие стенки не дают кипятку быстро остывать.
Соответственно, основная задача любого термоса – свести все три варианта передачи тепла к минимуму. И решается она достаточно хитро.
Вообще, немного удивительно, что первый вариант термоса появился еще в XIX веке стараниями Джеймса Дьюара. К слову, именно этот ученый заметил, что ИК-излучение лучше всего задерживает зеркальная поверхность, и предложил использовать ее в своем прототипе. Его конструкция дошла до нашего времени практически без изменений. А вот материалы и процесс производства стали более современными. Например, в оригинале вместо крышки была самая обычная пробка (та самая, что из пробкового дерева). Но это уже совсем другой разговор.
Так как же термос держит тепло? За счет конструкции и материалов. Современные модели представляют собой колбу внутри колбы, которые держатся только за счет общей горловины.
- Наружная колба может быть изготовлена из пластика или, что гораздо чаще стали с различными покрытиями. Особого влияния на поддержание температуры внешний материал не имеет и, в основном, отвечает за комфорт и надежность. Иногда внешняя поверхность также полируется, чтобы снизить влияние на содержимое внешней среды (чтобы не нагревались холодные напитки), но пользоваться такими моделями не очень удобно – они так и норовят выскользнуть из рук. А еще активно собирают отпечатки пальцев, теряя опрятный внешний вид.
- Между колбами находится вакуум. Вакуум, конечно, не материал, но теплопроводность у него рекордно низкая – околонулевая. Он предотвращает конвекцию, поскольку тепло от внутренней части сосуда к внешней просто нечем переносит – молекул воздуха в вакууме нет. Иногда вместо вакуума (то есть, откачки воздуха) внутренняя полость заполняется инертным газом. Это также достаточно эффективный способ. С точки зрения удобства, правда, здесь возникает проблема. С одной стороны, чем больше расстояние между колбами, и чем толще вакуумный «барьер», тем лучше. С другой – тем больше полезный внутренний объем для жидкости различается с внешними габаритами. Модель получается громоздкой, но не очень вместительной. Поэтому производители вынуждены балансировать на грани хорошего сохранения температуры за счет слоя вакуума и общей эргономики изделия.
В общем, в основе работы – простая физика и никакой магии. А еще в нем нет никаких нагревательных элементов, поэтому он одинаково хорошо работает «в обе стороны» – и с горячим, и с холодным содержимым. И, разобравшись с основным вопросом, предлагаю перейти к паре смежных, но тоже достаточно интересных.
Сколько держит тепло термос?
Различные тесты показывают, что термос с металлической колбой может удерживать тепло в течение 12-24 часов. Температура внутри, конечно, постепенно снижается, но все еще остается достаточно комфортной. На практике же цифры достаточно разные и зависят от ряда внешних факторов, например:
- Толщины вакуумной прослойки. Существуют модели с двойной вакуумной изоляцией. Они могут сохранять тепло до 36 часов.
- Изначальной температуры содержимого.
- Количества содержимого – чем его больше, тем лучше поддерживается температура. Когда вы отпиваете напиток, в пустующем объеме остается воздух, в котором начинает происходить конвекция. Соответственно, содержимое остывает быстрее.
- Общего объема – большие модели держат температуру лучше, чем маленькие опять-таки из-за большего количества содержимого.
- Количества открываний – чем реже вы открываете крышку, тем меньше конвекция с внешней средой.
Почему термос не держит тепло, что делать?
Все зависит от обстоятельств:
- Маленькие термосы хуже держат тепло, чем большие. Это физика и с ней ничего не поделать. Убедиться в этом можно обратившись к российскому стандарту ГОСТ Р 51968-2002. Согласно ему, в термосе с узкой горловиной объемом 250 мл спустя 12 часов температура воды не должна опускаться ниже 45° при условии, что изначально она была нагрета до 95°С или выше. А в модели объемом 2 л – спустя 24 часа она не должна остыть более чем до 60°С. Правда, сам стандарт относится к моделям со стеклянной колбой, но общее понимание она дает.
- Конструкция может быть неудачной. В основном, это относится к ультрабюджетным моделям и подделкам. Причин может быть много – от некачественной крышки до плохого вакуумного слоя. И логично, что эту проблему также ничем не исправить.
- Произошла разгерметизация из-за повреждения. Это может быть повреждение в месте соединения горловины, пробой внешней или внутренней колбы. В любом случае, нарушение вакуума или выход инертного газа из прослойки ведет к утере работоспособности термоса. И даже если дыру залатать, починить его не получится. И если с этой проблемой вы столкнуться не хотите, постарайтесь не бросать и не ронять его даже на относительно мягкую поверхность.
- Износилась прокладка у крышки или вы установили ее неправильно при сборке после мытья.
В общем, в большинстве случаев, исправить проблему своими руками не получится. Впрочем, качественные модели сейчас вполне реально найти и среди недорогих моделей. Кстати, о том, как выбрать термос, в блоге уже есть отдельная статья.
