Strona głównaPytania → Jak działa termos?

Jak działa termos?

Pytanie

Pyta Ewelina

Dlaczego w termosie gorąca woda długo stygnie, a lód nie topnieje?

Odpowiedź

Odpowiada dr Marcin Badziak

Termos jest tak skonstruowany, by ograniczyć przewodnictwo cieplne między jego zawartością a otoczeniem. Kluczowym elementem konstrukcji termosu jest podwójna ścianka. Z przestrzeni pomiędzy ściankami termosu zostało wypompowane powietrzy, czyli, innymi słowy, stworzona próżnia. Przewodnictwo cieplne polega na przekazywaniu energi kinetycznej cząsteczek (związanej z ich prędkością) w wyniku zderzeń między nimi. Za względu na to, że pomiędzy ściankami termosu jest próżnia cząsteczki zawartości termosu (np. gorącej wody lub lodu) nie mają się z czym zderzać, a tym samym nie zmieniają swojej energii kinetycznej i w efekcie temperatura pozostaje stała. Efektywność termosu zależy od tego jak dobra próżnia znajduje się między ściankami — im mniej resztek powietrza w niej, tym dłużej utrzymywana jest temperatura zawartości. Należy jednak podkreślić, że nawet gdyby próżnia pomiędzy ściankami była idealna (tzn. nie byłoby tam żadnej cząsteczki powietrza), to temperatura zawartości termosu by się zmieniała, gdyż przewodnictwo cieplne nie jest jedynym mechanizmem wymiany energii. W przypadku termosu z dobrą próżnią podstawowym mechanizmem zmiany temperatury zawartości termosa jest promieniowanie. Każde ciało promieniuje i zwykle moc tego promieniowania jest proporcjonalna do $T^4$, gdzie $T$ to temperatura w stopniach Kelwina. W celu ograniczenia zmian temperatury poprzez promieniowanie powierzchnie wewnętrzne i zewnętrzne termosu pokrywa się materiałem odbijającym światło. Można to szczególnie łatwo zaobserwować w termosach starego typu, w których wnętrze termosów przypomina w wyglądzie lustro.