Любите ли вы пить горячий чай? Хорошо согреться чаем или кофе на лыжной прогулке, в походе… Всем вам знакомо нехитрое приспособление, позволяющее это сделать. Да, я говорю о термосе. Кто и когда его придумал? Почему в термосе хранится горячий чай и не тает мороженное? Каким должен быть термос, чтобы скорость изменения температуры его содержимого была минимальной? Вот какие вопросы я поставила перед собой.
Для начала разберемся, что такое термос. Те́рмос — вид бытовой теплоизоляционной посуды для продолжительного сохранения более высокой или низкой температуры продуктов питания. Термос может использоваться не только для хранения готовых напитков и еды, но и для их приготовления, например — различных настоев и каш.
Основной элемент термоса — колба (сосуд Дьюара) из стекла или нержавеющей стали с двойными стенками, между которыми выкачан воздух (создан вакуум) для уменьшения теплопроводности и конвекции между колбой термоса и внешней средой. Для уменьшения теплового излучения внутренние поверхности стеклянной колбы покрывают слоем из отражающего, зеркального материала. Наружный корпус термосов со стеклянной колбой изготавливается из пластмассы или металла, колба из металла одновременно является корпусом термоса.
ПРИНЦИП РАБОТЫ ТЕРМОСА:
1. Блокирование контакта с внешней средой: баллон термоса имеет две стенки, между которыми создан вакуум.
2. Блокирование свободного теплового излучения: стенки термоса покрыты теплоотражающим слоем серебра или меди
Теперь рассмотрим строение термоса на рисунке.
Для ответа на вопрос: какая колба лучше сохраняет тепло – стеклянная или металлическая? зависит ли скорость остывания жидкости от объема термоса?
Мы воспользуемся: термосами с металлической колбой объёмом 1л и 2л и термосами со стеклянной колбой таким же объёмом, кроме того нам понадобятся термометр с пределом измерения до 150°С, часы, вода при температуре 100°С.
Наш эксперимент будем проводить при комнатной температуре 20°С. На протяжении 6 часов с интервалом в 1 час будем производить измерения температуры воды в термосах.
В результате нашего эксперимента мы получили:
Вид 0 1 ч 2 ч 3 ч 4 ч 5 ч 6 ч
Метал. 1л 100°С 96°С 93°С 91°С 89°С 87°С 85°С
Метал. 2л 100°С 98°С 95°С 93°С 90°С 88°С 87°С
Стекл. 1л 100°С 97°С 95°С 93°С 91°С 90°С 89°С
Стекл. 2л 100°С 98°С 96°С 94°С 92°С 91°С 90°С
Вывод №1: стеклянный термос большего объема дольше сохраняет тепло.
Вывод №2: температура воды в стеклянном термосе выше, чем в металлическом.
Вывод №3: температура воды в стеклянном термосе выше, чем в металлическом.
Общий вывод: все исследованные термоса показали очень высокий результат: в течение 6 часов все термосы сохраняют температуру воды более 85°С.
Термосы со стеклянной колбой лучше сохраняют тепло и, кроме того, чем больше объем термоса, тем лучше он сохраняет тепло.
Наша гипотеза о том, что физические свойства термоса зависят от материала, из которого он изготовлен - подтвердилась.