你从保温杯里喝的每一口热水都是历史呀

“多喝热水”,一句多么万能的回答,无论是生病感冒,还是排解疲劳,“多喝热水”似乎都能成为灵丹妙药。

而承载这份灵丹妙药的保温杯,其实早在千年前的宋朝,便已初见雏形。

宋代的暖水瓶

让我们先来欣赏两幅名画:

赵孟《斗茶图》

刘松年《茗园赌市图》

不知大家注意到没有,两幅画中,人物手中都拿着一种圆肚、阔口、长嘴的提瓶。这种提瓶有一定的保温功能,里面的水可以较长时间保持高温。提瓶放在一种圆筐中,既便于提携,又能强化保温作用。

我们当代使用的普通保温瓶,主要材料是玻璃和水银,制作时的重要工序是水银涂镀,而水银涂镀技术在宋代已经发展地十分成熟了。

现代保温瓶,图片来源京东

具体来说,水银涂镀就是把汞(水银)金液态合金涂布于器物表面,再加热烘烤,水银挥发后,便得到了镀金器物。至于玻璃,其历史可以追溯到西周时期。不过,早期的玻璃制造工艺不够成熟,人们形容当时的玻璃“色甚光鲜,而质则轻脆”,并不能耐受高温。宋以后,人们开始在制作玻璃的配方中添加南鹏砂,改善了玻璃的质地,克服了玻璃脆弱易碎、不耐高温的弱点。有了这些先决条件,宋代的保温瓶技艺逐渐臻于成熟。

大名鼎鼎的杜瓦瓶

与宋代的保温瓶相比,现代的保温瓶保温能力更加强悍,这是因为它有双层玻璃,玻璃夹层中是真空的。这种真空保温瓶的前身,便是杜瓦瓶。

杜瓦瓶是苏格兰物理学家詹姆斯·杜瓦发明的。大约在年前后,杜瓦开始研究液氧,液氧温度非常低,在常温下会气化。

由于没有合适的储存容器,杜瓦常常眼睁睁地看着自己辛苦制备的液氧化为乌有,内心郁闷不已。为了长期存放液氧,杜瓦决心发明一种容器,一种超级隔热的容器,于是,杜瓦瓶应运而生。

图片来源见水印我们来还原一下杜瓦的思路:首先用双层容器来增强保温能力,但双层容器之间仍然存在热传导,于是杜瓦设法将夹层中的空气抽出。然而,热传导是没有了,但液体还在不停向外辐射热量,于是杜瓦又改用发射率低的不锈钢来制作容器。

至此,杜瓦瓶基本成型。后来,人们持续对杜瓦瓶进行改进,但主要是在材料上不断改进,其主体结构基本没变。现代金属保温杯和杜瓦瓶的基本原理是相同的,无外乎就是双层真空加抛光金属,更先进一些的,则在金属材料外部再加上几层传热能力差的材料,但作用有限,远不如真空层的隔热作用重要。

现代保温杯结构,图片来源京东

热能的传递

看到这儿不少读者会有疑惑,什么是热传导?热辐射又是什么?发射率低又是怎么回事?这就要从热能是如何散失说起。传热学(heattransfer)认为,热能从一个物体转移到另一个物体,一共有三大途径:热传导、热对流和热辐射。当我们用手触摸冰冷的金属表面,我们能感觉到冷,这是因为热能从温度较高的手,流向了温度较低的金属。这种固体与固体直接接触进行热量交换的方式,就是热传导。

加热食物也是热传导,图片来源哔哩哔哩

微风拂过,我们感觉到一阵凉爽。从传热学的角度来说,这是流动的空气通过热对流将热量从我们皮肤表面带走。

热对流,图片来源sohu

烈日当空,人们被晒得汗流浃背,这就是太阳的热辐射。我们都知道,宇宙是真空环境,但是太阳依然能够通过热辐射将热量传递到地球,这是因为热辐射的最大特点就是不需要介质。而热传导和热对流,都需要介质的。

热辐射,图片来源readmeok.


转载请注明:http://www.180woai.com/afhpz/1144.html


冀ICP备2021022604号-10

当前时间: