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掀保溫杯的底! 次要群組 [物理教學::熱學] 列印 推薦
作者或來源 zfang 2013-05-17 18:47:46
關鍵字 1熱傳播
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不正常人類人腦智慧研究所
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某天早上……
『呼~差點被由天而降的保溫瓶打到…..』學生宗翰告訴我,一個被拆解過的保溫瓶從三樓掉下來……
幸好沒被砸中,否則以三樓高度落下,重力位能轉換成動能,只怕宗翰的腦袋真要開花了~
『要拿去回收嗎?』
『不用丟,留給我~』除了當證物興師問罪之外,它可是最佳教材呢!

教授熱傳播單元時,常對學生解說保溫瓶的原理,可是還沒能夠真正看到它的內部構造~,這個由天而降的不明飛行物變成活教具!


這款保溫瓶是市面上常見的款式,多用在商業贈品。

『明明外面看起來體積很大,』不知道大家是否注意到:『怎麼只能裝少少的水呢?』


內容量明顯比外部體積小的多,『少掉的體積到哪去了?』

熱的傳播方式:傳導、對流和輻射,傳統保溫杯隔熱原理如下:
1.塑膠蓋裡鑲入軟木塞,減少熱傳導。(軟木塞與塑膠傳導性差)
2.瓶身有真空或空氣夾層,防止熱傳導。空氣是不良導體,而密閉情況中也不利於空氣的熱對流。白煮蛋也是,裡頭雖然是蛋液,但是蛋內部還是以傳導方式….參考文章~ 煮蛋的物理~加熱時間與蛋的熱傳導 ;至於保利龍容器能保溫,也是因為保利龍是發泡聚苯乙烯裡頭有許多空氣不易傳熱,減緩熱傳導。
3.真空中,熱還是能以輻射形式傳遞,瓶子內層是鏡面(不鏽鋼或玻璃鍍銀),可以將熱輻射反射。

『有誰真正看過~保溫瓶夾層內的構造嗎?』少之又少~
於是這堂課就由宗翰差點被K到開始談起,拿出差點肇禍的兇器。
由被拆開的保溫瓶底部,果然見到其中玄機。
『這會是真空嗎?』


這怎麼會是真空,不過就是一般空氣夾層。

空氣雖是不良導體,畢竟還是傳導介質,加上只有單層不鏽鋼,熱還是會藉著金屬內壁經瓶頸傳導到外壁,所以這類的保特瓶加了熱水後,瓶身還會感覺溫溫的~顯示熱正在散失……

市面上還有一些價格昂貴的保溫杯,家裡有動物牌的,號稱『真空斷熱』,加入熱水,外壁不會熱~放上一天還是溫的,保溫效果真不錯!貴~就是因為它的真空度高囉??

『保溫杯瓶其實是一種雙層構造的容器,要保住杯瓶內的溫度就是看中間層的部份。』想看到真空斷熱保溫杯的構造,不必等待再次由天而降,以下的保溫杯剖面構造,圖片來自老艾找碴: 保溫的真相 - yam天空部落的文章。


利用雙層不鏽鋼,抽去夾層中空氣,達到接近真空的程度。
抽真空的部位在下方的點~,圖片來自
老艾找碴: 保溫的真相


真空斷熱的保溫杯,夾層好薄~外觀與內容積差異不多!
相較之下,贈品版的保溫瓶顯得粗糙。

保溫就是減少熱能散失~『保溫效果大部份取決於抽真空的程度影響, 』行家老艾說:『而抽真空的程度又跟抽的時間長久有關,抽真空時間與產能有關,所以~保溫效果與售價相關,就不難理解了。』

保溫瓶通常是用二層不銹鋼,中間抽真空處理。也因為抽真空,所以保溫杯瓶身就會使用不銹鋼。經過淬鍊過的不鏽鋼結構較堅固,避免在抽真空過程,受到外界大氣擠壓,而導致變形。外面有流言說,可以利用磁鐵來檢驗保溫瓶的好壞……『其實,用磁鐵只能檢查不鏽鋼是否淬鍊,卻不能驗出抽真空度!』經過淬鍊之後的不鏽鋼可以被磁鐵吸附,沒有經過淬鍊的不鏽鋼則沒有辦法。拿個磁鐵試試,我家的鋼杯也會被吸附~它可不能保溫。

回到家,難得來台中的婆婆煮好了晚餐….端菜時發現,天氣雖冷菜還是很熱~,『煮好一陣子了…』婆婆說。原來婆婆將煮好的菜(小鍋)放在口徑相似的高鍋中,這個鍋中鍋恰巧形成空氣夾層,變成天然保溫鍋。
『您真內行~』跟婆婆拍拍手:『這樣就可以保溫,好厲害!』
『其實我也不知,』婆婆說:『會放在一起是因為你們這裡廚房太小,放無路啦~』
或許古人就是這樣遇見科學的~不經意的操作與觀察後,才會再做作深入的研究與改良!

 


分類:科學五四三 2010/01/19 13:48

END
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