Что такое термос с точки зрения физики

Чтобы сохранить жидкость горячей, нужно как можно дольше препятствовать передаче тепла от содержимого термоса к окружающему воздуху. А чтобы сохранить лед в термосе от таяния, нужно наоборот, предотвратить передачу тепла льду от окружающего термос воздуха. Как мы уже говорили, тепло может передаваться тремя способами: теплообменом, излучением и конвекцией. Чтобы изготовить термос, нужно максимально уменьшить передачу тепла каждым из этих способов.

Главная часть термоса — колба (или сосуд Дьюара), сосуд с двойными стенками. Из пространства между стенками термоса откачан воздух — там образуется вакуум, предотвращающий теплообмен и конвекцию. А если покрыть чашку отражающей пленкой, как зеркало, излучение также будет отражаться. Благодаря этому температура внутри колбы изменяется медленнее. То есть в ней холодное дольше остается холодным, а горячее — горячим.

Однако даже в самом хорошем термосе вода со временем остывает. Почему? Во-первых, невозможно полностью изолировать содержимое термоса — остается горлышко, которое не изолировано. Основные потери тепла происходят через пробку. Кроме того, как бы хорошо ни откачивали воздух, абсолютный вакуум создать нельзя. То же самое и с зеркальной поверхностью — она не может отразить все лучи. Даже качественное новое зеркало отражает около 90% лучей, а старое, покрытое пылью, — не больше 70%.

В статье будет написано все, что нужно знать о термосе. Если вам интересно, как собственноручно сделать пробку, его устройство и принцип работы, а также другие интересные детали – то эта статья для вас!

Термос – особый вид посуды, предназначенный для длительного сохранения температуры жидкости, находящейся в ней. Такая посуда пригодна для приготовления особых продуктов и каш.

Появился изначально как сосуд Дьюара в 1892 году. А уже в 1903 году Рейнольд Бургер усовершенствовал сосуд, добавив к нему крышку, сделав корпус из металла и крышку. Поэтому, годом изобретения считается именно 1903 год. Именно в этом году Бургер получил патент на термос, так как с первой версии такой посуды, в неё были внесены многие изменения.

Как проверить термос при покупке

Изначально стоит провести визуальную проверку – поверхность должна быть без шероховатостей, царапин и других дефектов. Также, не должно быть неприятного запаха химии. Качественная сталь не имеет запаха. Термос нужно потрясти и проверить на шумы, их не должно быть.

Что можно сделать из старого термоса

Термос – практичная вещь, которую можно использовать даже после того, как он “отслужил своё”. Во-первых, можно сделать пепельницу или конфетницу.

Даже из самого маленького сосуда можно сделать ведёрко под цветы или тому подобный предмет. Все предметы, которые получаются из старого термоса, могут иметь цилиндрическую форму. В нём можно хранить и воду.

Как устроен термос

Основной элемент – это колба, которая в конце 19 века называлась сосудом Дьюара. Изготавливается из стекла или нержавеющей стали. А также, он имеет металлический корпус. Между корпусом и колбой выкачан воздух и создан вакуум для снижения теплопроводности. Помимо этих элементов, есть ещё пробка и крышка-стакан.

Как работает и из чего состоит

В термосах практически не работают процессы конвекции и теплопроводности. Внутри он имеет зеркальную поверхность, чтобы излучение возвращалось с помощью механизма отражения.

Термос состоит из колбы – той части, где хранится пища. Колба имеет горлышко и пробку, а сам сосуд закрывается крышкой.

Поверх колбы находится корпус, который не прилегает к поверхности колбы, а находится на некотором расстоянии и имеет больший объем, чем колба.

Как устроена пробка с широким горлом

Пробка для термоса с широкой крышкой отличается увеличенным размером. Современные пробки изготавливаются из металла и напоминают форму сплющенного гриба.

Условно её можно поделить на 2 части: одна вставляется внутрь колбы, а вторая часть, более широкая, находится сверху и предотвращает проливание и потоки воздуха.

Виды термосов

Один и тот же термос не подойдёт для переноса в нём и кофе, и супа, например. Термосы для напитков отличают узкое горлышко, а вот широкое горлышко чаще встречается у пищевых. Пищевые термосы позволяют хранить и супы, и гарниры.

Существуют ещё и универсальные, с добавочным узким горлышком. Термос с судками – используется для еды, отличается тем, что в него вмещается 2–3 отдельных контейнера. Термокружка используется под напитки, её удобно брать в походы или просто использовать дома или на работе.

Из чего можно сделать пробку

Когда старая пробка изнашивается, новую можно изготовить из пенопласта или дерева.

Перед применением такие пробки необходимо тщательно продезинфицировать.

Как сделать пробку для термоса своими руками

Самый подходящий вариант – сделать пробку из обычного пенопласта. Из куска пенопласта нужно вырезать элемент нужного диаметра и размера.

Такой материал не деформируется, но если посуда выталкивает такую пробку горячим воздухом, то можно проткнуть середину иглой от шприца. Чтобы пенопласт не осыпался, его необходимо обернуть пищевой плёнкой.

Заключение

Термос – самая подходящая посуда для длительных поездок или походов. Они способны сохранять температуру напитка или еды, если в таких целях термос уже не применяется, то из него можно сделать что-нибудь полезное для дома.

Проектная работа «Секрет термоса»

«Средняя общеобразовательная школа № 90»

Творческий проект по физике

Ученица 9 «А» класса

Глава 1. Секреты термоса

1.1. Что такое термос……………………. 4

1.2. История создания термоса……. 5

1.3. Конструкция термоса ………………. 6

1.4. Сущность физических явлений, происходящих внутри термоса.. 7

1.5. Виды теплопередач ………………. 8

Глава 2. Изготовление термоса в домашних условиях

2.1. Модель термоса ………. 11-13

Люди часто пользуются термосом, не задумываясь о том, как он работает. Ведь даже через несколько часов обычный чай в термосе остаётся такой же горячий. На его температуру не влияет даже погода на улице. Что же помогает сохранить чай горячим? Из чего изготавливают термос? У меня появилось большое желание, понять принцип работы термоса, узнать об этом изобретении, как можно больше.

Данная работа будет посвящена рассмотрению вопроса о термосе и его устройстве, а также способам изготовления термоса в домашних условиях.

Объект исследования — термос .

Предмет исследования — физические свойства термоса.

Гипотеза исследования : Я предполагаю, что, изучив строение термоса и механизмы протекания в нем физических явлений, можно создать термос в домашних условиях.

Цель исследования : создание термоса в домашних условиях.

изучить теоретический материал, раскрывающий понятие термос, принципы работы термоса, его физические свойства;

обобщить наблюдения, раскрывающие условия остывания жидкости в термосе;

определить материалы необходимые для создания термоса в домашних условиях;

создать термос в домашних условиях;

Теоретические : изучение литературы по заявленной теме исследования, классификация собранных материалов, обобщение материалов.

Эмпирические : наблюдения за протеканием физических явлений при изготовлении термоса в домашних условиях.

Математические : определение температурных значений жидкости в испытуемых моделях термосов.

Итогом моей работы станет создание термоса в домашних условиях.

Что такое термос?

Термос (в переводе с греческого) «therme» — горячий. Такое название сосуду дал житель Мюнхена.

Термос — вид бытовой теплоизоляционной посуды для продолжительного сохранения более высокой или низкой температуры продуктов питания, по сравнению с температурой окружающей среды.

История создания термоса

Известный шотландский химик XIX века Джеймс Дьюар совершил целый ряд открытий в области физики и химии, но, пожалуй, в народе он запомнился, благодаря своему бытовому изобретению.

В 1892 году Джеймс Дьюар разработал изолирующую колбу, которая известна в науке под названием сосуд Дьюара. Конечно, колба была изобретена для хранения химикатов, но именно она стала моделью современного термоса.

В 1903 году берлинский производитель стеклянных изделий Рейнгольд Бургер усовершенствовал сосуд Дьюара, изобретённый в 1892 году шотландским физиком и химиком Джеймсом Дьюаром. Для удобного использования этого сосуда в быту (хранения напитков), он добавил к нему металлический корпус, пробку и крышку-стаканчик. Также, им была разработана система поддержки внутренней стенки колбы, так как она держалась только в одном месте у горловины сосуда и из-за этого легко ломалась при активном использовании

В 1904 году впервые в хозяйственных целях была выпущена первая партия термосов. Устройство настолько было совершенно и просто в применении, что не изменилось практически и по сей день.

Термос стали широко использовать в научных экспедициях многие исследователи. Он стал бортовой принадлежностью самолётов. С термосом было удобно летать даже на воздушном шаре. Простые люди также стали широко использовать термос в своей жизни.

В наше время термос – доступный, удобный и полезный предмет, который имеется в каждом доме.

Вакуум — пространство свободное от вещества, т. е. пространство которое практически ничем не заполнено, очень сильно разреженный газ.

Изобретение стало успешным. Дьюард добился того, что газы в такой колбе сохранялись очень хорошо. Это стало поводом, чтобы использовать колбу (сосуд Дьюарда) в термосе.

Основной элемент термоса — колба, которая сделана из стекла или нержавеющей стали с двойными стенками, между которыми выкачан воздух (создан вакуум). Кроме этого есть пробка, которая закрывает отверстие колбы и крышка, закрывающая весь сосуд.

В зависимости от типа используемой пищи, современные бытовые термосы можно разделить на следующие виды:

Термосы для напитков — имеют узкую горловину диаметром 25—55 см

Термосы с пневмонасосом — в конструкции крышки такого термоса есть насос для извлечения жидкостей путём нажатия на кнопку, и выводное отверстие сбоку для наливания. Предназначены для настольного использования.

Пищевые термосы — имеют широкую горловину, диаметр которой практически равен диаметру корпуса (от 65—80 мм). Предназначены для хранения первых и вторых блюд, мороженого и других видов пищевых продуктов.

Универсальные термосы — отличаются от пищевых термосов только конструкцией пробки, которая имеет дополнительное, более узкое, отверстие для наливания напитков.

Пищевые термосы с судками — термосы, в которые стопкой, друг на друга, вкладывается 2—3 пластиковые или металлические ёмкости (контейнеры), позволяющие одновременно раздельно хранить различные виды блюд — например для обеда: холодную закуску с первым и вторым блюдом.

Сущность физических явлений, происходящих внутри термоса

Чтобы понять принцип работы термоса, следует более подробно остановиться на сущности тех физических явлений, которые происходят внутри него.

1 Крышка термоса

3 Корпус термоса

4 Зеркальная колба

Задача термоса — сохранять жидкость как можно дольше горячей, т. е. сохранять тепловую энергию жидкости, не дать ей остывать. В физике процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к более холодному называется теплопередачей.

Когда физические тела одной системы находятся при разной температуре, то происходит передача тепловой энергии или теплопередача от одного тела к другому до наступления равновесия. Тепло всегда передаётся от более горячих тел более холодным. Это значит, что если не защищать горячий чай в термосе, то он очень скоро станет холодным, так как тепловая энергия чая будет передаваться воздуху. Чай постепенно остынет.

Что требуется учитывать в устройстве термосе, чтобы остановить процесс теплопередачи. Требуется разобраться с видами теплопередачи, чтобы понять, как правильно должен работать термос.

Различают три вида теплопередачи:

Это способ передачи тепла (энергии) от более нагретых участков тела к менее нагретым участкам, или от более горячих тел к менее нагретым при непосредственном соприкосновении.

Например, если холодную ложку опустить в кипяток, то ложка нагреется. Ложке сообщается некоторое количество теплоты, а вода — охладится, т.е. она теплоту отдает ложке.

Хорошие проводники тепла – металлы, хуже проводят тепло жидкости. Очень плохо проводят тепло воздух, пластмасса, дерево, поролон, пенопласт, строительная пена и т.д.

Данный вид теплопередачи широко используется в устройстве термоса. Между стенками колбы нет воздуха, там вакуум. Вакуум обладает самой низкой теплопроводностью, поэтому остывание жидкости в термосе происходит очень медленно.

Это способ передачи тепла (энергии) струями жидкости или газа.

Например, от горячей батареи нагревается воздух около нее, он становится легче и поднимается наверх, а холодный воздух опускается вниз. Следующая партия воздуха нагревается и поднимается вверх, а более холодный воздух опускается вниз. Так постепенно происходит передача тепла от батареи ко всему воздуху в комнате. Если чайник с водой поставить на плиту, то внизу вода нагреется, станет легче и теплая вода поднимется наверх, а холодная вода опуститься вниз, т.к. она более тяжелая. Данное физическое явление могло бы наблюдаться в термосе, если бы горло колбы не закрывалось специальной пробкой, которая препятствует передаче тепла от жидкости в воздух.

Это способ передачи тепла (энергии) в виде невидимых лучей. Все тела, нагретые до любой температуры, излучают невидимые лучи, передающие тепло. Чем выше температура тела, тем больше излучается энергии.

Если поднести руку сначала к слабо нагретому утюгу, а потом к сильно нагретому, то рука во втором случае почувствует больше тепла. Это объясняется тем, что горячий утюг излучает энергии больше.

Учёные выяснили, что светлые блестящие поверхности отлично отражают тепло, а темные поверхности наоборот,очень хорошо поглощают энергию. Эти физические явления тоже использовали в устройстве термосе. Колба термоса покрыта слоем из отражающего зеркального материала. Это помогает ей отражать энергию жидкости, и она меньше остывает. Зеркальная поверхность мало нагревается, поэтому колба остаётся холодной.

Например, раньше колбы покрывали слоем серебра. Серебро – блестящий светлый металл. Теперь для изготовления колб всё чаще используют полированную нержавеющую сталь.

Данное теоретическое исследование помогло раскрыть секреты устройства термоса. Обобщая полученные данные, можно сказать, что главная задача термоса – хранить тепло как можно дольше. Этого можно добиться, если учитывать физические процессы, которые протекают внутри термоса. Необходимо, чтобы теплопередача между горячей жидкостью и холодным воздухом была как можно меньше. Этого добиваются производители термосов. Возможно ли достижение такого эффекта в домашних условиях? На этот вопрос я постараюсь ответить в следующей части моей работы.

Изготовление термоса в домашних условиях

Для изготовления термоса в домашних условиях я буду использовать подручные средства, которые есть в каждом доме. Вариантов изготовления термоса может быть несколько.

1. Модель термоса

Для модели термоса мне потребуются следующие материалы и инструменты:

Пластиковая бутылка 1.5 л.

Пластиковая бутылка 2 л.

Теплоизоляционный материал — газеты

Светоотражающий материал — фольга

В ходе работы мне следует изготовить колбу и корпус термоса. Я буду

работать по плану:

Возьму пластиковую бутылку емкостью 2 л. Разрежу её пополам, чтобы получилась верхняя и нижняя части. Срежу у неё винтовую часть горлышка. Эти части потребуются для изготовления корпуса термоса.

Возьму пластиковую бутылку 1.5 л и обернём её фольгой, плотно прижимая её к стенкам бутылки. Следует обматывать бутылку матовой стороной наверх, чтобы блестящая сторона оказалась внутри. Слой фольги должен покрывать всю бутылку, в том числе и дно. Бутылка будет играть роль колбы.

Теперь обмотаю бутылку несколькими слоями газет. Чем больше слой газет, тем лучше. Газетный слой должен быть на стенках и дне бутылки.

Чтобы газеты хорошо держались на бутылке, обмотаю их скотчем. Слой газет необходим для создания теплоизоляционного слоя.

Верхний слой газет ещё раз обмотаю фольгой.

Следующий шаг – это размещение подготовленной маленькой бутылки в верхнюю и нижнюю части большой бутылки.

Следует обмотать скотчем половинки большой бутылки, чтобы она не распалась.

Модель первого термоса готова.

Особенности модели термоса

У данной модели есть свои особенности. Так как колба выполнена из пластиковой бутылки, то наливать в неё горячую воду не рекомендуется. От горячей воды колба может деформироваться. Поэтому при испытаниях этой модели я буду использовать холодную воду.

Испытания модели термоса

Для проведения испытания модели термоса буду использовать холодную воду. Заливаю воду в термос. Предварительно следует измерить её температуру. Испытания термоса будут проходить в течение шести часов. Каждый час я буду замерять температуру воды. Термос во время испытания будет находиться в комнате на столе при комнатной температуре +21.

Температурные значения воды

Величина изменения температуры воды

+ 2 (воду взяла из скважины)

Через шесть часов вода стала комнатной температуры. Эти данные позволяют сделать вывод о том, что такую модель термоса можно изготовить в домашних условиях и использовать для хранения холодных жидкостей. Для увеличения теплоизоляции можно использовать другие теплоизоляционные материалы. Например, поролон, синтепон, пенопласт. Это позволит увеличить время нагревания жидкости. Вода будет нагреваться ещё медленнее. Ещё одним достоинством этой модели можно считать его небольшой вес и небьющуюся колбу.

Моя экспериментальная работа по изготовлению моделей термосов и исследования температурных значений воды доказала, что изготовить термос в домашних условиях вполне реально. У самодельных термосов есть свои плюсы:

Это использование подручных бросовых материалов.

Это низкая себестоимость такого изделия по сравнению с купленным термосом.

Это небольшой вес изделия.

Это технологическая простота в изготовлении.

Это достаточная прочность изделия.

Но есть и минусы:

Остывание или нагревание воды происходит быстрее, чем в заводских моделях.

Внешний вид изделия не совсем привлекателен.

Самодельный термос невозможно вымыть после использования, так как горлышко бутыли, которую использовали для изготовления колбы, узкое.

Самое главное, что я поняла – изготовление термоса в домашних условиях возможно, если при этом учитываются все физические процессы протекающие внутри этого устройства.

Мир физических явлений чрезвычайно разнообразен. Моя исследовательская работа заинтересовала меня, потому что я смогла объяснить процесс сохранения тепла с научной точки зрения. Было сложно понять суть физических явлений.

В ходе своей работы я узнала историю появления термоса и выяснила устройство этого изделия, я поняла суть протекающих в нём физических явлений. Это позволило мне сконструировать модель термоса. Главное, что требовалось при моделировании – это уменьшить теплопроводность колбы. Наш эксперимент по использованию самодельного термоса в домашних условиях можно считать удачным. Он доказал, что изготовление термоса в домашних условиях реально и выполнимо. Это значит, что моя гипотеза подтвердилась. я уверенно могу сказать, что знания физических закономерностей помогает человеку жить.

Что такое термос с точки зрения физики

Термос – бытовая посуда с теплоизоляционными свойствами, способная сохранять температуру продуктов длительное время. Термосы применяются для хранения горячих и холодных продуктов до суток. Они нашли широкое применение в быту.

Что можно хранить

Путешественники могут взять с собой в термосе горячий чай, кофе или кипяток. Отдельные разновидности термопосуды способны размещать в себе первые и вторые блюда. Рыбаки используют термосы не только чтобы взять горячие напитки, и для приготовления прикормки. В термос засыпается перловая крупа и заливается кипяток. В нем она стоит всю ночь, и на утро прикормка готова. Приготовленная таким способом перловка не разваривается, поэтому может даже насаживаться на крючок как наживка. Термосы также используют водолазы и любители подводной охоты. Теплая вода из них с мыльным раствором применяется для подготовки гидрокостюма перед одеванием, если нырять приходиться в холодное время года.

Термосы эффективно сохраняют температуру продуктов и жидкостей, поэтому даже спустя 6-8 часов можно налить в чашку обжигающий чай, что очень удобно в тех случаях, если нет возможности воспользоваться чайником.

Как устроен термос

Устройство термоса имеет сложную в плане изготовления конструкцию. В его основе лежит колба с двойными стенками, между которыми находится вакуум. Внутренняя часть колбы окрашена серебристой краской, поэтому имеет зеркальный эффект. Сверху она окружена защитным корпусом, а между ними заложен слой утеплителя. На колбу накручивается плотная крышка. В некоторых моделях используется дополнительная крышка на внешнем корпусе.

Благодаря тому, что колба состоит из двух стенок, а между ними находится вакуум, то передача температуры между стенками не происходит. Единственным слабым местом термоса, сквозь которое проходят теплопотери, является крышка. Чем больше ее площадь, тем скорее произойдет уравнивание температуры продуктов внутри термоса с наружной средой.

Виды по конструктивным особенностям

Все термосы разделяют на 3 категории:

Для жидкости

Термос для жидкости является самым популярным и компактным. Колба оснащается узкой горловиной, благодаря чему потери тепла через крышку происходят менее интенсивно. Данные устройства имеют пробку диаметром 25-55 мм. Обычно кроме основной пробки на колбе, применяется внешняя крышка на корпусе. Она используется в качестве стакана. Нужно раскрутить крышки термоса и налить содержимое в первую из них, или воспользоваться чашкой. Более совершенные устройства имеют на внутренней крышке небольшую защелку, которая открывает маленькое отверстие. Оно позволяет наливать содержимое без полного выкручивания внутренней пробки.

Более вместительные термосы для удобства имеют крышку с пневмонасосом. С его помощью можно наливать содержимое не переворачивая устройство. Достаточно нажать на кнопку и напиток польется тонкой струйкой в подставленную чашку или стакан. Стоит отметить, что модели с насосом быстрее отдают тепло, поскольку являются недостаточно герметичными. Сладкие напитки довольно быстро приводят в негодность уплотнительные кольца внутри помпы, поэтому она начинает заедать и после остановки прокачки наблюдается протечка, если положить колбу горизонтально.

Также существуют термокружки. Они выполнены в виде стакана с крышкой. Чтобы выпить напиток необходимо отвинтить крышку и пить прямо с термокружки. Такая термопосуда имеет небольшой объем. Обычно в ней вмещается одна порция напитка. Преимущества применения термокружки заключается в том, что она легкая и компактная. Она подойдет в тех случаях, если планируется пить напиток не более одного раза в ближайшие несколько часов.

Лучше всего будет сохранена температура в термосе, если крышка не имеет отверстий. Таким образом, самые простые и недорогие модели на деле оказываются более производительными, чем дорогостоящие с помпой.

Для еды

Отдельной группой идут термосы для еды. Их отличительной особенностью является наличие широкой горловины диаметром 65-80 мм. В них хранятся первые и вторые блюда. Чаще всего их выбирают для переноски супов, поскольку насыпать более сухие блюда через довольно узкую горловину неудобно.

Отдельной категорией в пищевых термосах идут термоемкости с контейнерами. Они имеют от 2 и более съемных судков, что позволяет в каждом из них укладывать различные блюда. Стоит учитывать, что нельзя одновременно закладывать одно блюдо горячим, а другое холодным. Термосы способны изолировать содержимое только от внешней среды, но не между собой. Колбы с судками могут иметь в своей комплектации вилку и ложку, которые скрываются внутри корпуса, что исключает их потерю при транспортировке.

Универсальные

В том случае если термоемкость применяется для различных целей, то идеальным решением будут универсальные термосы. Они могут использоваться как для продуктов, так и для жидкости. Особенность их конструкции заключается в том, что они оснащаются универсальной крышкой. Она имеет внутреннюю узкую пробку. Если нужно добраться до еды, то нужно отвинтить крышку, а если потребуется налить жидкость, то открывается пробка. Универсальный термос такой конструкции не может одновременно переносить еду и напиток.

Разновидности по материалам изготовления

По материалам изготовления внутренней колбы термосы разделяют на следующие виды:

Термос со стеклянной колбой требует аккуратного обращения, поскольку в случае падения она легко разбивается. Данная конструкция отлично подходит в том случае, если необходимо обеспечить продолжительное хранение жидкости или продуктов. Главным достоинством стекла является то, что его легко мыть. Оно не впитывает запахи и долго поддерживает температуру.

Термосы со стальной колбой являются самыми прочными. Их единственный недостаток заключается в весе, поскольку они самые тяжелые. Такая колба не боится упасть на землю. Для изготовления колб используется нержавеющая сталь. Как правило, если внешний корпус термоса выполнен из стали, то это говорит о том, что колба также металлическая. Металл не напитывает запахи, но на его поверхности могут оставаться пятна, которые сложнее удалять, чем со стекла. Устройство со стальной колбой отлично подойдет для туристических целей, когда термическая посуда может получить серьезную встряску.

Пластиковые колбы являются самыми дешевыми. Они хорошо переносят падение, но при заливании жидкости зачастую выделяют специфический запах, который отчетливо ощущается. Взяв с собой горячую воду, можно будет почувствовать все оттенки вкуса пластмассы. Кроме того, что пластик может давать свой запах, он еще и напитывает ароматы тех жидкостей, которые в нем хранились. Если залить в такую колбу кофе, то его запах будет еще долго ощущаться в прочих продуктах, которые будут в ней храниться.

Колбы из пластика подойдут в тех случаях, если нужно сохранить теплую воду для технических целей, или когда переносятся однотипные напитки, которые заливаются при температуре меньше 100 градусов. Если заполнить колбу сильно кипящей жидкостью, то она напитает запах пластика. Стоит отметить, что данное утверждение не всегда верно, поскольку отдельные производители применяют высококачественный пластик, но подавляющее большинство ассортимента представленного на рынке к данному классу не относятся. Лучше избегать категории термосов с пластиковыми колбами.

Факты о применение термосов

Термос сохраняет холодную температуру в 2-3 раза дольше, чем тепло. Его можно использовать для хранения прохладительных напитков и мороженого. Даже в сильную жару холодная вода будет давать освежающую прохладу спустя 30 часов с момента заправки. Что касается продуктов с высокими температурами, то полное охлаждение в самых качественных колбах происходит за 24 часа. Все зависит от того насколько низкая температура окружающей среды. Нормой считается, если за 6 часов хранения продукт или жидкость остыли на 10-14 градусов.

Интенсивность остывания зависит не только от того насколько широкая крышка, и есть ли в ней отверстия, но и от вместительности термоса. Чем больше в него налито жидкости или уложено продуктов, тем дольше они сохраняют свою температуру. Также замечено, что термос, который находится в спокойном состоянии, обладает меньшей интенсивностью остывания. Если он поддается постоянной встряске, то потеря тепла происходит более интенсивно. В связи с этим нужно постараться закрепить его таким образом, чтобы предотвратить расплескивание жидкости внутри колбы. Это объясняется тем, что горячая жидкость при встряске касается крышки, что приводит к быстрому остыванию. В том случае если колба стоит в спокойном состоянии, то между жидкостью и пробкой находится воздух, что снижает интенсивность теплообмена. Также нужно избегать хранения заполненного термоса лежа.

На что обратить внимание при покупке

Покупая термос, стоит визуально проверить внутреннюю колбу на наличие сколов, царапин и трещин. Также нужно закрыть колбу крышкой и потрясти. Если будет слышно звон, то это говорит о том, что колба повреждена или закреплена плохо, и удержание температуры будет невозможным. Обязательно нужно проверить внутреннюю колбу на наличие резких неприятных запахов, поскольку если они есть, то и сохраняться.

После покупки термоса его нужно заполнить горячей водой до верха и закрыть. Если внешний корпус станет горячим, то это говорит о том, что внутренняя колба пробита и жидкость вытекает. В этом случае нужно сдать поврежденный или бракованный прибор продавцу и заменить его другим.

Исследовательская работа: «Все необычное – в обычном! Секреты термоса»

Тема исследовательской работы:

«Все необычное – в обычном! Секреты термоса»

Содержимое разработки

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение –

Гимназия с. Чекмагуш муниципального района Чекмагушевский район

Тема исследовательской работы:

«Все необычное – в обычном! Секреты термоса»

Автор: ученица 3а класса Загидуллина Камила Гаязовна

Научный руководитель: Гареева Эльвира Риферовна,

учитель начальных классов

Глава I. Теоретическая часть.

1.1. Что такое термос. 5

1.2. Принцип устройства термоса для сохранения тепла…. 4

1.3. История изобретения термоса……………………………..5

Глава II. Практическая часть.

2.1. Изготовление термоса в домашних условиях……………….…7

2.2. Результат исследования……………………………………. 8

Список использованной литературы……………………………………. 11

Однажды мои родители принесли из магазина интересную «штуковину» – железную колбу с крышкой, внутри нее было стекло. На мой вопрос о том, что это, родители ответили: «Термос, завтра мы все идем в лес кататься на лыжах, он нам очень пригодится».

Вот это загадка, зачем нужна банка в лесу? Видимо они хотят, чтобы мы грызли лед из нее, вместо мороженого. Однако есть лед на морозе мне однозначно нельзя, ведь я могу заболеть. Мама варила на кухне компот. Я решила все-таки узнать у нее, зачем нам нужен замороженный компот. Мама посмеялась и сказала как-то загадочно: «Вот увидишь, компот будет теплый».

Утром мы отправились в лес. После нескольких веселых спусков, мама предложила отдохнуть. Мы открыли рюкзак, достали термос. Мама приготовила кружки, налила туда компот. Компот оказался теплым. Я решила, что это потому, что мы еще совсем недолго гуляем и он не успел замерзнуть.

Мы еще долго катались, играли в снежки, очень устали и перед возвращением домой, решили еще немного попить вкусного компота. Вы не поверите! Он так и остался теплым! Я не верила своим глазам и чувствам. Кто же в термосе «живёт» и греет компот? Из чего изготавливают термос?

Актуальность моей работы в том, что термос – удобный, полезный и необходимый предмет в каждой семье.

И я выдвинула гипотезу: можно ли изготовить термос самому в домашних условиях и что для этого нужно? На эти вопросы я решила ответить в ходе моего исследования.

Я поставила перед собой цель: изучить как устроен термос и изготовить его в домашних условиях.

1. Изучить историю создания термоса и принцип сохранения тепла в термосе.

2. Изготовить термос в домашних условиях.

3. Сделать замеры температуры воды в моем термосе и пронаблюдать за её изменениями.

Объект исследований: термос

Предмет исследования: физические свойства термоса

В ходе работы я использовала следующие методы:

— поиск информации в Интернете;

— наблюдение за изменениями и измерение температуры в самодельном термосе.

Что такое термос?

Как только я пришла домой, то стала листать свои энциклопедии. Ничего про термосы в них не написано. А про тепло вот что: «с точки зрения физики теплота — это форма энергии: энергия движущихся молекул». [Новая энциклопедия школьника, с. 170] Так вот кто там «живёт» — молекула!? Отлично, теперь нужно узнать, что такое молекула. Мама сказала, что молекула — это наименьшая частица вещества. Молекулы бегали внутри компота, и он оставался теплым. Но ведь в простой бутылке компот остынет и замерзает!? Так кто же в термосе «живёт» и греет молекулы?

Я включила компьютер и нашла в Википедии определение термину «термос». Те́рмос — вид бытовой теплоизоляционной посуды для продолжительного сохранения более высокой или низкой температуры продуктов питания, по сравнению с температурой окружающей среды. [http://ru.wikipedia.org/wiki/Термос]

Значит термос сохраняет температуру благодаря своему устройству? С этим вопросом я обратилась к папе.

1.2. Принцип устройства термоса для сохранения тепла

Папа объяснил мне, что никто и даже ничто в термосе не «живёт». Устройство термоса позволяет сохранять довольно долго температуру налитого в него компота. Это происходит благодаря двум вещам. Первое — это вакуумное (безвоздушное) пространство между железными колбами, и зеркальная капсула внутри термоса отражает тепло. И ещё то, что термос плотно закрывается пробкой.

Итак, он состоит из стеклянного сосуда 4 с двойными стенками. Внутренняя поверхность этих стенок покрыта блестящим металлическим слоем, а из пространства между стенками выкачан воздух. Чтобы защитить стеклянный корпус термоса от повреждений, его помещают в картонный или металлический футляр 3. сосуд закупоривают пробкой 2, а сверху футляра навинчивают колпачок 1.

Современный термос в разрезе

История изобретения термоса

Изобретение термоса связано с именами шотландского ученого XIX века Джеймса Дьюара и немецкого производителя Рейнгольд Бургера.

В 1892 году Джеймс Дьюар разработал изолирующую колбу, которая известна в науке под названием сосуд Дьюара. Конечно, колба была изобретена для хранения химикатов, но именно она стала моделью современного термоса. В 1903 году берлинский производитель стеклянных изделий Рейнгольд Бургер усовершенствовал сосуд Дьюара. В 1904 году впервые в хозяйственных целях была выпущена первая партия термосов. Устройство настолько было совершенно и просто в применении, что не изменилось практически и по сей день.

Приобретая статус изделия, широко пользующегося спросом, термос был использован во многих известных экспедициях, он стал неотъемлемой бортовой принадлежностью самолетов, его использовали в перелетах на воздушном шаре.

В наше время термос – доступный, удобный и полезный предмет. А можно ли изготовить термос в домашних условиях? Я решила ответить на этот вопрос.

Глава II. Практическая часть

2.1. Изготовление термоса в домашних условиях

Для изготовления термоса в домашних условиях я использовала подручные средства, которые есть в каждом доме. (Приложение 1)

Для изготовления термоса мне потребовалось:

Стеклянная бутылка емкость 0.5 л с винтовой крышкой. Если мы возьмем пластиковую бутылку, то наливать в неѐ горячую воду не получится. От горячей воды колба может деформироваться.

Пластиковая бутылка ѐмкостью 2 л

Теплоизоляционный материал – фольгоизолон, синтепон

Светоотражающий материал — фольга

Ход работы (Приложение 2)

1) Стеклянную бутылку обмотала фольгоизолоном, чтобы блестящий слой был внутри. Обмотать надо тщательно не только стенки сосуда, но и его дно.

2) Разрезала пластиковую бутылку пополам. Эти детали будут нужны для изготовления корпуса термоса.

3) На дно пластиковой бутылки вставила пенопласт.

4) Следующий слой – обмотала синтепоном всю бутылку: стенки и дно стеклянной бутылки.

5) Обмотала синтепон нитками, чтобы он плотнее лежал на бутылке.

6) Потом обмотала бутылку фольгой, плотно прижимая её к стенкам самодельной колбы.

7) Обмотала колбу скотчем, чтобы все слои хорошо держались на бутылке.

8) Вставила получившее изделие в нижнюю часть пластиковой бутылки.

9) Обмотала половинки пластиковой бутылки скотчем, чтобы надежно их соединить между собой.

10) Чтобы уменьшить теплоотдачу через крышку бутылки, её надо тоже утеплить. Для этого отрезала у верхней части пластиковой бутылки винтовую часть горлышка. Это следует сделать очень точно, чтобы горлышко стеклянной бутылки свободно проходило в это отверстие. Взяла кусок поролона и сделала в нѐм круглое углубление, которое по диаметру чуть меньше крышки бутылки. Потом этот подготовленный кусок поролона вставила в пластиковый стаканчик. Для этого срезала у пластикового стаканчика верхнюю часть. Дно стаканчика по высоте должно быть таким же, какова и высота поролонового кусочка. Положила отрезанную нижнюю часть стаканчика на подготовленный кусок поролона, где располагается крышка, и обвела его по окружности. Вырезала эту часть из куска поролона и вставила в нижнюю часть стаканчика. Получилась утепленная крышка для бутылки.

Мой термос готов.

2.2. Результат исследования

Для проведения испытания моего термоса использовала горячую воду. Залила воду в термос. Предварительно измерила еѐ температуру. Все данные о температуре воды я занесла в таблицу (Приложение 3). Испытания термоса проходили в течение шести часов. Каждый час я замеряла температуру воды. Термос во время испытания находился в комнате на столе при комнатной температуре +21 (Приложение 4)

Через шесть часов вода не приобрела значение комнатной температуры, а оставалась всѐ ещѐ тѐплой. Эти данные позволяют сделать вывод о том, что такую модель термоса можно изготовить в домашних условиях и использовать для хранения горячих жидкостей. Таким термосом можно воспользоваться на даче, при прогулках, во время пикника, в нем можно заваривать чай, делать травяной отвар. Главную функцию – хранение тепла этот термос выполнил. Его достоинством можно считать сравнительно небольшой вес. Колба, выполненная из стекла, может разбиться, но теплоизоляционные материалы увеличивают еѐ прочность. Они позволяют смягчить резкие удары, которые возможны при падении такого термоса.

Конечно, самодельный термос уступает по своим свойствам заводскому, но всё-таки на небольшой промежуток времени (1-2 часа) на него можно рассчитывать. Считаю, что моё исследование имеет практическое значение и может пригодиться учащимся начальной школы в вопросах быта.

Я немного подумала, и у меня появился новый вопрос. Если термос удерживает тепло за счет медленного теплообмена, то сможет ли он сохранить холод?

У нас в морозильнике были замороженные ягоды. Я положила их в свой термос и плотно закрыла крышку. Через два часа оказалось, что ягоды не растаяли. (Приложение 5)

Значит, термос можно использовать летом в походах для прохладной воды. А еще я узнала, что в термосе можно заваривать шиповник, делать лекарственные чаи и даже кашу настаивать. Спасибо тем, то её придумал! После моих исследований родители решили подарить мне на день рождения термос, чему я буду очень рада!

В ходе своей работы я узнала историю появления термоса, я выяснила устройство этого изделия, поняла суть протекающих в нем физических явлений. Это позволило мне сконструировать свою модель термоса. Изготовление термоса в домашних условиях реально и выполнимо. Это позволит сохранить моей семье денежные средства. Не секрет, что заводские модели термосов стоят недешево.

Моя работа помогла пополнить мне свой багаж знаний, позволила расширить кругозор.

Я думаю, что много других предметов, которыми люди пользуются давно, но совсем не подозревают о том, какие секреты могут скрывать эти устройства внутри себя. А это значит, что мои исследования будут продолжаться.

«Исследовательская работа по физике на тему «Термос»

«Исследовательская работа по физике на тему «Термос»

«ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ НА ТЕМУ «ТЕРМОС»

Выполнила: ученица 8 класса МБОУ “Междуреченская СОШ №6”

Руководитель: учитель физики МБОУ “Междуреченская СОШ №6”

Пинежского района Архангельской области

Рассмотрели устройство термосов, изучили многообразие термосов, создали свой вариант термоса.

Каждый современный человек хоть раз в жизни пользовался термосом, отметившим в 2004 году свое столетие.

Это слово давно стало нарицательным и вошло во все словари.

Между тем, изобретатели прототипов термоса были далеки от коммерции. Термос по своим свойствам сохраняет температуру пищи или жидкости. Поэтому его удобно брать на рыбалку, охоту или на работу. На сегодняшний день существует масса фирм производителей термосов и в продаже можно найти целый ряд изделий, различающихся по способности сохранять тепло, емкости, дизайну, цене. И поэтому цена современного термоса колеблется от 500 до 1000 рублей.

Это и определило проблему нашего исследования:

Какой термос стоит покупать? Как не ошибиться в выборе? На что стоит обращать внимание при покупке? Возможно ли изготовить термос в домашних условиях, затратив минимум усилий и средств?

Таким образом, цель нашей работы: исследовать имеющиеся термосы на способность сохранять тепло и их свойства, обеспечивающие удобство и практичность для использования в повседневной жизни, изготовить термос в домашних условиях.

Исходя из цели исследования, были поставлены следующие

· Изучить историю создания термоса,

· рассмотреть устройство термоса,

· исследовать разнообразие термосов на современном потребительском рынке,

· из имеющихся термосов выбрать тот, который лучше других сохраняет тепло,

· выяснить зависит ли скорость остывания жидкости от объема термоса,

· выяснить какая колба лучше сохраняет тепло – стеклянная или металлическая,

· представить рекомендации для покупателей термосов.

· изготовить термос из подручных материалов.

· практическое создание нескольких моделей

Гипотеза: конструкция термоса основана на физических законах, которые необходимо учитывать при создании термоса.

Научная новизна: разработана новая конструкция термоса из подручных материалов.

Практическая значимость: прибор может использоваться в быту.

Вопросом сохранения постоянной температуры содержимого озаботились ученые в конце XIX века — это нужно было для хранения сжатых газов. Сжать газ не было проблемой, но сохранить его в таком виде хоть какое-то время было проблематично.

В 1881 немецкий физик Адольф Вейнхольд стал использовать стеклянный ящик с двойными стенками с откачанным воздухом из пространства меж стенок для хранения сжатого кислорода, а в 1892 году другой известный ученый Джеймс Дьюар улучшил конструкцию, изготовив этот контейнер в виде колбы с узким горлом и покрыв внутреннюю часть тонким слоем серебра. Для удобства эта колба подвешивалась на пружинах в металлическом кожухе. Это устройство было названо «сосуд Дьюара», и оно до сих пор используется в химических лабораториях всего мира.

В 1903 году Рейнгольд Бургер усовершенствовал сосуд Дьюара, изобретённый в 1892 году шотландским физиком и химиком Джеймсом Дьюаром. Для удобного использования этого сосуда в быту он добавил к нему металлический корпус, пробку и крышку-стаканчик. Также, им была разработана система поддержки внутренней стенки колбы, так как она держалась только в одном месте у горловины сосуда и из-за этого легко ломалась при активном использовании. Заявка на патент была подана 30 сентября 1903 года. В настоящее время срок патента истёк. Права на использование торговой марки Thermos принадлежат китайской компании Тhermos L. L.C., выпускающей термосы под этим брендом.

Сосуд Дьюара

в немецком музее

на патент термоса

(U. S.Patent872 795)

2. Устройство и виды термосов

Чтобы сохранить жидкость горячей нужно как можно дольше препятствовать передаче тепла от содержимого термоса окружающему воздуху. А чтобы сохранить лед в термосе от таяния — нужно наоборот, предотвратить передачу тепла от окружающего термос воздуха льду. Тепло может передаваться посредством:

Излучения

Основной элемент термоса —

колба из стекла или нержавеющей стали

с двойными стенками, между которыми

создан вакуум для уменьшения теплопроводности с внешней средой.

Внутренние поверхности стеклянной колбы покрывают слоем из отражающего, зеркального материала – это даст отражение излучения. Наружный корпус термосов со стеклянной колбой изготавливается из пластмассы или металла – пластик плохой проводник тепла, поэтому теплообмен небольшой.

Термос — вид бытовой теплоизоляционной посуды для продолжительного сохранения более высокой или низкой температуры продуктов питания, по сравнению с температурой окружающей среды.

Виды термосов

Термосы для напитков

Термосы с пневмонасосом

Пищевые термосы с судками

3. Изучение и сравнение характеристик заводских термосов.

Для ответа на вопрос:

какая колба лучше сохраняет тепло – стеклянная или металлическая? зависит ли скорость остывания жидкости от объема термоса?

· термосами с металлической колбой объёмом 1л и 2л

· термосами со стеклянной колбой таким же объёмом,

· кроме того нам понадобятся

термометр с пределом измерения до 150°С,

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: