TERMOHRNEK SMOKING: JARNÍ SPOJENEC

Co je to termoska?

Vakuové baňky se používají v domácnosti k udržování nápojů teplých nebo studených po delší dobu a k udržování teplých vařených potravin. Používají se také pro tepelné vaření. Vakuové baňky se používají také k mnoha účelům v průmyslu.

Historie

Vakuovou baňku navrhl a vynalezl skotský vědec sir James Dewar v roce 1892 jako výsledek svého výzkumu v oblasti kryogeniky a na jeho počest se někdy nazývá Dewarova baňka. Při pokusech s určováním měrného tepla prvku palladia Dewar zhotovil mosaznou komoru, kterou uzavřel do jiné komory, aby udržel palladium na požadované teplotě. mezi oběma komorami odváděl vzduch, čímž vytvořil částečné vakuum, aby udržel stabilní teplotu obsahu. Dewar si svůj vynález odmítl patentovat a baňka, kterou vyvinuli další lidé s použitím nových materiálů, jako je sklo a hliník, se stala významným nástrojem pro chemické pokusy a také běžnou součástí domácnosti. Dewarova konstrukce se v roce 1904 rychle proměnila v komerční výrobek, když dva němečtí skláři Reinhold Burger a Albert Aschenbrenner zjistili, že ji lze použít k uchovávání studených nápojů studených a teplých nápojů teplých, a vynalezli robustnější konstrukci baňky, která byla vhodná pro každodenní použití. Konstrukce Dewarovy baňky nebyla nikdy patentována, ale němečtí muži, kteří objevili komerční využití výrobku, jej pojmenovali Thermos a následně si nárokovali jak práva na komerční výrobek, tak ochrannou známku na tento název. Při následném pokusu o uplatnění práv k vynálezu Dewar místo toho prohrál soudní spor s touto společností. Výrobu a výkonnost láhve Thermos výrazně zdokonalil a vylepšil vídeňský vynálezce a obchodník Gustav Robert Paalen, který navrhl různé typy pro domácí použití, jež si rovněž nechal patentovat, a široce je distribuoval prostřednictvím společností Thermos Bottle ve Spojených státech, Kanadě a Velké Británii, které zakoupily licence pro příslušné národní trhy. Americká společnost Thermos Bottle Company vybudovala masovou výrobu v Norwichi, CT, což snížilo ceny a umožnilo širokou distribuci výrobku pro domácí použití. postupem času společnost rozšířila velikost, tvary a materiály těchto spotřebitelských výrobků, které se používaly především k přenášení kávy na cestách a k přenášení tekutin na kempování, aby se udržely teplé nebo studené. Nakonec podobné výrobky pro spotřebitelské použití vyráběli i další výrobci. Název se později stal zobecněnou ochrannou známkou poté, co se pro takovou vakuově izolovanou nádobu na tekutiny vžilo označení "termoska". vakuová baňka se dále používala pro mnoho různých typů vědeckých experimentů a komerční "termoska" se změnila v běžný předmět. V některých zemích zůstává "Thermos" registrovanou ochrannou známkou, ale ve Spojených státech byla v roce 1963 soudním řízením prohlášena za druhovou ochrannou známku, protože se stala hovorovým synonymem pro vakuové baňky obecně, existují však i jiné vakuové baňky.

Design

Vakuová baňka se skládá ze dvou nádob, z nichž jedna je umístěna ve druhé a spojena v hrdle. Mezera mezi oběma nádobami je částečně zbavena vzduchu, čímž vzniká částečné vakuum, které omezuje vedení tepla nebo konvekci. Přenos tepla tepelným vyzařováním lze minimalizovat postříbřením povrchů baňky směřujících do mezery, ale může se stát problematickým, pokud je obsah baňky nebo její okolí velmi horké; proto se ve vakuových baňkách obvykle uchovává obsah pod bodem varu vody. Většina přenosu tepla probíhá přes hrdlo a otvor baňky, kde není vakuum. Vakuové baňky jsou obvykle vyrobeny z kovu, borosilikátového skla, pěny nebo plastu a jejich otvor je zazátkován korkem nebo polyethylenovým plastem. Vakuové baňky se často používají jako izolované přepravní nádoby. Extrémně velké nebo dlouhé vakuové baňky někdy nemohou plně podepřít vnitřní baňku pouze hrdlem, a proto se dodatečná podpora zajišťuje distančními podložkami mezi vnitřním a vnějším pláštěm. Tyto distanční vložky fungují jako tepelný most a částečně snižují izolační vlastnosti baňky v oblasti, kde se distanční vložka dotýká vnitřního povrchu. Extrémně velké nebo dlouhé vakuové baňky někdy nemohou plně podepřít vnitřní baňku pouze z hrdla, proto se dodatečná podpora zajišťuje distančními vložkami mezi vnitřním a vnějším pláštěm. Tyto distanční vložky fungují jako tepelný most a částečně snižují izolační vlastnosti baňky v oblasti, kde se distanční vložka dotýká vnitřního povrchu. Některé technologické aplikace, například přístroje pro NMR a MRI, se spoléhají na použití dvojitých vakuových baněk. Tyto baňky mají dvě vakuové části. Vnitřní baňka obsahuje kapalné helium a vnější baňka obsahuje kapalný dusík, mezi nimiž je jedna vakuová sekce. Tímto způsobem je omezena ztráta vzácného helia. Mezi další vylepšení vakuové baňky patří radiační štít chlazený párou a hrdlo chlazené párou,[6] které pomáhají omezit odpařování z baňky.

Výzkum a průmysl

V laboratořích a v průmyslu se vakuové baňky často používají k uchovávání zkapalněných plynů (běžně kapalného dusíku s bodem varu 77 K) pro bleskové zmrazování, přípravu vzorků a další procesy, při nichž je požadováno vytvoření nebo udržení extrémně nízké teploty. Ve větších vakuových baňkách se uchovávají kapaliny, které se stávají plynnými při teplotě hluboko pod okolní teplotou, jako je kyslík a dusík; v tomto případě dochází vlivem úniku tepla do extrémně chladného vnitřku lahve k pomalému varu kapaliny, takže je nutné mít úzký neuzavřený otvor nebo uzavřený otvor chráněný přetlakovým ventilem, aby nedošlo k nárůstu tlaku a případnému roztříštění baňky. Izolace vakuové baňky vede k velmi pomalému "varu", a obsah tak zůstává tekutý po dlouhou dobu bez chladicího zařízení. Vakuové baňky se používají k umístění standardních článků a Zenerových diod v troubě spolu s jejich deskou s plošnými spoji v přesných zařízeních pro regulaci napětí používaných jako elektrické etalony. Baňky pomáhaly s kontrolou teploty Zenerových diod po dlouhou dobu a používaly se ke snížení kolísání výstupního napětí Zenerova standardu v důsledku kolísání teploty na několik částic na milion. Jedním z pozoruhodných použití bylo použití u kanadské společnosti Guildline Instruments v jejich nasyceném standardním článku Transvolt, model 9154B, který je elektrickým standardem napětí. Zde byla postříbřená vakuová baňka uzavřena v pěnové izolaci a pomocí velké skleněné vakuové zátky v ní byl uložen nasycený článek. Výstup zařízení byl 1,018 V a byl udržován s přesností na několik částic na milion. Princip vakuové baňky je ideální pro skladování některých typů raketového paliva a NASA ji v 60. a 70. letech 20. století hojně využívala v nádržích s pohonnými hmotami nosných raket Saturn.

Vakuová baňka "Thermofix" z 30. let 20. století

Konstrukce a tvar Dewarovy baňky se používaly jako model pro optické experimenty založené na myšlence, že tvar dvou komor s prostorem mezi nimi je podobný způsobu, jakým světlo dopadá do oka. vakuová baňka byla také součástí experimentů, při nichž se používala jako kondenzátor různých chemických látek za účelem udržení jejich stálé teploty. Průmyslová Dewarova baňka je základem zařízení, které se používá k pasivní izolaci lékařských zásilek. Většina vakcín je citlivá na teplo a vyžaduje systém chladicího řetězce, který je udržuje při stabilní teplotě blízké bodu mrazu. Zařízení Arktek využívá osm litrových bloků ledu, které udržují vakcíny při teplotě pod 10 °C. V ropném a plynárenském průmyslu se Dewarovy baňky používají k izolaci elektronických komponent v nástrojích pro těžbu drátem. běžné nástroje pro těžbu (dimenzované na 350 °C) se modernizují na vysokoteplotní specifikace instalací všech citlivých elektronických komponent do Dewarovy baňky.

Bezpečnost

U vakuových baněk hrozí nebezpečí imploze a zejména skleněné nádoby ve vakuu se mohou nečekaně roztříštit. Třísky, škrábance nebo praskliny mohou být výchozím bodem pro nebezpečné selhání nádoby, zejména při rychlých změnách teploty nádoby (při přidání horké nebo studené kapaliny). Pro zachování a optimalizaci funkce Dewarovy vakuové baňky se doporučuje její řádná příprava temperováním před použitím. Skleněné vakuové baňky jsou obvykle zasazeny do kovového podstavce, v němž je válec obsažen, nebo jsou potaženy síťovinou, hliníkem nebo plastem, aby se s nimi lépe manipulovalo, byly chráněny před fyzickým poškozením a zadržely střepy, pokud by se rozbily.  Kromě toho jsou kryogenní skladovací nádoby obvykle pod tlakem, a pokud nejsou  použity přetlakové ventily, mohou explodovat. Při konstrukci vakuové baňky je třeba brát v úvahu tepelnou roztažnost. Vnější a vnitřní stěny jsou vystaveny různým teplotám a budou expandovat různou rychlostí. Vakuová baňka může prasknout v důsledku rozdílu tepelné roztažnosti mezi vnější a vnitřní stěnou. V trubkových vakuových baňkách se běžně používají dilatační spáry, aby se zabránilo prasknutí a zachovala se celistvost vakua.

Struktura a návod k použití

Vakuová baňka (známá také jako baňka, Dewarova láhev nebo baňková láhev) je domácí spotřebič, který se používá k uchovávání vroucí vody, ledu, tekutin od nápojů přes potraviny až po předměty, které je třeba uchovat. Vakuová baňka je určena k uchovávání věcí při teplotě vyšší nebo nižší než teplota okolí. Tento článek vám ukáže, jak vakuová baňka probíhá.

Historie

Vakuovou baňku vynalezl skotský fyzik a chemik sir James Dewar (1842-1923) v roce 1892 po vylepšení Newtonova kalorimetrického sudu. Protože Newtonův přístroj byl objemný a měl mnoho součástí, bylo obtížné jej v laboratorních podmínkách uchovávat a čistit. Pro přesné zkoušky je požadavkem kalorimetru maximální izolace mezi vnitřní teplotou nádoby a vnějším prostředím. Sir Dewar sestrojil typ vakuové baňky schopné tepelné izolace původně jako laboratorní zařízení. Dewarova konstrukce vakuové baňky se však rychle stala komerčním artiklem v roce 1904, kdy Reinhold Burger a Albert Aschenbrenner, dva němečtí brusiči skla, zjistili, že ji lze použít k udržení teploty studených nebo horkých nápojů. Design vakuové baňky.

Struktura

Vakuová baňka se skládá ze dvou částí: vnitřní části a pláště. Plášť je válcovitý, jeho výška závisí na tvaru a velikosti zátky. Víčko může být vyrobeno z plastu nebo kovu a dodává se s každým typem víčka (plastová baňka s plastovým uzávěrem se závitem, kovová baňka s dřevěným víčkem). Víčko baňky zabraňuje přenosu tepla z baňky konvekcí a také zabraňuje přetečení vody. Vrchní část placatky má také držadlo pro pohodlné přenášení, tělo placatky nese název značky (nebo dekoraci). Spodní část lze vyjmout a instalovat, uvnitř je malá gumová podložka, která slouží k upevnění zátky. Jádro placatky je vlastně dvouplášťová baňka spojená v ústí, vyrobená ze skla se stříbrnou vrstvou, která vyzařuje tepelné paprsky zpět do vody v placatce. Mezi oběma vrstvami skla je vakuum, které blokuje přenos tepla. Dno baňky s vakuovým držákem je místem, kde je vzduch nasáván mezi oběma vrstvami baňky. Pomáhá udržet během šesti hodin 70 °C vody ze 100 °C. Vakuové baňky s různými uměleckými díly navrženými Rang Dongem.

Jak uchovávat baňky

Před prvním použitím je třeba vakuovou baňku důkladně vypláchnout. Nově zakoupenou baňku musíme asi 30 minut předem zalít teplou vodou, teprve poté přijde na řadu vroucí voda, aby se baňka nerozbila. Je však třeba si uvědomit, že pokud je zátka rozbitá, může se voda dostat do kontaktu se stříbrnou vrstvou, což ovlivní čistotu a není zdraví prospěšné. Pokud voda rychle vychladne, znamená to, že mohlo dojít k poškození baňky. Ve vodě vylité z baňky mohou proudit stříbrné vločky a uvnitř mohou být vidět praskliny.

Použití octa k čištění baňky

V tomto případě je třeba zátku okamžitě vyměnit. Pokud je zátka používána delší dobu, mohli bychom k jejímu vyčištění použít horký ocet, který nalijeme do baňky, pevně ji přikryjeme, jemně protřepeme a necháme asi 30 minut namočenou. Poté ji vylijeme a propláchneme vodou. Baňka by měla být umístěna mimo dosah dětí, aby se předešlo  nehodám. V případě, že je zdroj vody v dané oblasti kontaminován látkami, jako je vápník nebo hořčík, objeví se na dně baňky usazeniny. V takovém případě lze k jejich odstranění použít ocet nebo citron.

Sir James Dewar

(20. září 1842, Kincardine - 27. března 1923, Londýn) byl skotský chemik a fyzik, vynálezce termosky.

Život

Narodil se v rodině hostinského. V deseti letech ho postihla revmatická horečka, která ho na dva roky upoutala na lůžko. Během této doby se naučil hrát na housle - podle jeho vlastních pozdějších slov ideální příprava na jemnou práci v chemické laboratoři. Vzdělání získal na Edinburské univerzitě, kde ho přírodním vědám učil slavný seismolog James David Forbes, ale větší vliv na něj měl jeho učitel chemie Lyon Playfair, u něhož později pracoval jako asistent. V roce 1869 vyučoval na Královské veterinární škole v Edinburghu a v roce 1875 byl jmenován profesorem na univerzitě v Cambridge. Od roku 1877 působil také v Královském institutu Velké Británie. V roce 1904 byl jmenován šlechticem.

Dílo

Zabýval se především spektroskopií. V roce 1867 objevil strukturu benzenu. Jeho dalším zájmem bylo zkapalňování plynů - v roce 1891 vynalezl stroj na výrobu kapalného kyslíku v dosud nevídaném množství. Jeho nejslavnější vynález však pochází z roku 1892. Tehdy vytvořil dvoustěnnou skleněnou nádobu, mezi kterou vháněl vzduch a otvor utěsnil. Věděl, že vakuum zabrání ztrátám tepla vedením a konvekcí. Vyrobil tedy termosku - Dewarovu sklenici. Vnitřek "Dewarovy sklenice" měl navíc postříbřený povrch, aby se snížil únik chladu sáláním. Po tomto praktickém vynálezu se vrátil ke zkapalňování plynů a v roce 1898 jako první na světě zkapalnil vodík. V roce 1899 jej dokonce uvedl do pevného stavu. Spolu s Frederickem Abelem později vynalezl výbušninu kordit.

Photo: Shutterstock