Nyakunkon a hideg és a tél, márpedig ilyenkor jól esik egy meleg ital – amit nyilván termoszban a legpraktikusabb magunkkal vinni. Hogyan őrzik a termoszok a meleget (és a hideget)?
Sokszor az ellentétek vezérelnek minket. Ha hideg van, fel akarunk melegedni, ha meleg van, akkor le akarjuk hűteni magunkat. Ennek oka, hogy a melegvérű élőlények közé tartozunk, akik nagyjából állandó szinten, 37 Celsius-fok körül igyekeznek tartani hőmérsékletüket.
Így működik a termosz is: állandó hőmérsékleten tartja a benne lévő dolgokat. Ha meleg italt öntünk bele, akkor az meleg marad, ha pedig hideget, az hideg. Egyszerű, ügyes és hatékony – de pontosan hogyan is működik?
Mielőtt megértjük a termoszokat, kezdjük egy kis fizikával és a hő terjedésével. A hő olyan fajta energia, ami háromféleként terjedhet: hőáramlás, hővezetés és hősugárzás révén.
Ha például megérintünk valami forrót, akkor a hő a mi testünkbe is átvándorol a közvetlen kapcsolaton keresztül. A hővezetés az anyag belsejében megy végbe, anélkül, hogy maga az anyag áramlana.
Hőáramlás megvalósulhat közvetlen kapcsolat nélkül is. Ha bekapcsolunk egy hősugárzót, akkor az meleg levegővel tölti meg a szobát. A meleg levegő kevésbé sűrű, mint a hideg, így felfelé áramolva kiszorítja útjából a hideget.
Utóbbi visszaáramlik a padló felé, de ott egyre jobban felmelegszik, és szintén felfelé száll. Ezáltal felmelegíti a szoba egész levegőjét. A hőáramlást használjuk ki akkor is, ha leves melegítünk: főzéskor alulról melegítjük az edényt, és a felfelé áramló folyadék felmelegíti a leves felső részét is.
Van olyan hőterjedés, amihez nem szükséges közvetítő anyag, a légüres térben is terjed elektromágneses hősugárzás révén. Amikor a tárgyak melegek, fényt adnak le.
A bennük lévő atomok instabilak a hőtől, és ahogy visszatérnek a normál állapothoz, a leadott energia fényként jelenik meg. Néha látjuk ezt a fényt és néha nem.
Ha az így keletkező fény túl vörös a szemünknek, akkor infravörös sugárzásról beszélünk, és ahelyett, hogy látnánk, érezzük hőként. A meleg tárgyak hőjét érezzük akkor is, ha nem érintjük meg őket és nincs levegő vagy folyadék, ami közvetítse a hőt.
Miért hűl ki a kávé?
Készítettünk egy kannába forró kávét, és meg akarjuk inni, mielőtt kihűlne – de miért is hűlhet ki? A vizet felforraltuk, 100 Celsius-fokos, miközben a szoba hőmérséklete 15-20 fokos.
Mivel a víz a kávéban jóval melegebb, mint a külső hőmérséklet, a hő a kannából a környezet felé terjed. Ennek egy része hővezetéssel vész el, például az asztal nyeli el, amelyen áll. Melegebb lesz a kanna feletti levegő is, így a hőáramlás is beindul, és egy részét a hősugárzás vezeti el.
Mindez együtt eredményezi, hogy kevesebb, mint egy órán belül a kávénk kihűl, és már nem lesz kedvünk meginni. Hogy a kávét melegen tartsuk, meg kell akadályoznunk a hőáramlást, a hővezetést és a hősugárzást. Például úgy, hogy termoszba öntjük a kávét.
Így működik a termosz
A termosz olyan, mint egy tökéletesen szigetelt kancsó. A legtöbbnek van egy belső kamrája és egy külső műanyag vagy fém borítása, a palacknak két fala van – üveg vagy fém -, a kettő között vákuummal, és az egészet egy kupakkal zárhatjuk le.
Mindezek pedig elegendőek ahhoz, hogy meggátolják a hő terjedését. A vákuum megakadályozza a hővezetést. A kupak révén a levegő nem tud se be-, se kiszökni az üvegből, így a hőáramlással sincs gond.
Ami pedig a hősugárzást illeti, az infravörös sugárzást visszaveri a belső kamra fala, amit ehhez szükséges anyaggal vontak be. Így a hő nem tud kiszökni sehogy, és az italunk akár órákig meleg marad.
Ha pedig arra van szükségünk, hogy hideg maradjon, az is megoldott. Ha a hő nem jut ki, akkor ugyanúgy be sem, a hőáramlás útját lezárja a védőkupak, míg a vákuum a hővezetést lehetetleníti el. A hősugárzástól sem kell tartani a dupla fémfal miatt.
A termosz tehát minden esetben a segítségünkre lehet.
(Fotó: pixabay.com/Free-Photos)