Термос: устройство, история и выбор¶

Термос — герметичный сосуд с двойными стенками, между которыми создан вакуум, предназначенный для длительного сохранения температуры горячих и холодных жидкостей. Термос относится к классу термососудов и работает по принципу минимизации теплопередачи: вакуумный зазор устраняет конвекцию и теплопроводность, а серебряное или зеркальное напыление внутренней поверхности снижает тепловое излучение. Стандартный бытовой термос удерживает кипяток в пределах 70–80 °C в течение 12–24 часов.

¶История

Вакуумный термос был изобретён в 1892 году шотландским физиком и инженером Джеймсом Дьюаром, который искал способ хранения сжиженных газов. Сосуд Дьюара состоял из двух стеклянных колб, вставленных одна в другую, с вакуумом между ними. В 1904 году немецкий стеклодув Рейнхольд Бергер запатентовал конструкцию с металлической оболочкой и предложил коммерческое название «Thermos», ставшее впоследствии нарицательным.

В России массовое производство термосов началось в 1930-е годы на заводе «Красный Октябрь» в Москве и на заводе имени Дзержинского в Ленинграде. Советские термосы с характерным металлическим корпусом и стеклянной колбой выпускались десятилетиями и считались одним из самых надёжных бытовых изделий.

¶Устройство и принцип работы

Современный термос состоит из следующих элементов:

• Внутренний сосуд (колба) — из боросиликатного стекла или нержавеющей стали;
• Внешний корпус — пластиковый, металлический или комбинированный;
• Вакуумный зазор — пространство между стенками, откачанное до остаточного давления;
• Теплоотражательное покрытие — серебряное напыление или полировка стенок;
• Пробка — силиконовая, пробковая или комбинированная, часто с клапаном для наливания.

Тепло в термосе передаётся тремя путями: через стенки (теплопроводность), через воздух (конвекция) и в виде инфракрасного излучения. Вакуумный зазор практически исключает первые два механизма, а зеркальное напыление отражает излучение обратно внутрь сосуда. Основные потери тепла приходятся на пробку и горлышко — поэтому качество уплотнения во многом определяет реальную теплоизоляцию.

¶Виды термосов

По назначению различают бытовые термосы (объём 0,3–2 л), туристические (с кружкой-стаканом и усиленной пробкой), термосы-кружки для автомобиля и термосы для еды (с широким горлом и вилкой).

¶Критерии выбора

При выборе термоса учитываются следующие параметры:

1. Материал колбы. Стеклянная колба лучше сохраняет температуру и не влияет на вкус напитка, но боится ударов. Стальная колба прочнее, но уступает по теплоизоляции примерно на 10–15 %.
2. Объём. Оптимальный бытовой объём — 0,5–1 л; для семьи — 1,5–2 л.
3. Качество вакуума. Проверяется простым тестом: налитый в термос кипяток должен оставаться горячим не менее 8–10 часов.
4. Пробка. Силиконовые уплотнения долговечнее резиновых; клапанная пробка удобнее для наливания, но сложнее в уходе.
5. Вес и габариты. Путевой термос должен быть компактным и не превышать 500–700 г без жидкости.

¶Применение

Термосы используются в быту, туризме, медицине (для транспортировки вакцин и биологических материалов), промышленности (для хранения жидких азота и кислорода) и на транспорте. Крупные промышленные термосы-криостаты обеспечивают хранение криогенных жидкостей при температуре до −196 °C.

¶Интересные факты

• Слово «термос» стало нарицательным и в русском языке, хотя первоначально было товарным знаком.
• Рекорд теплоизоляции бытовых термосов — сохранение кипятка выше 60 °C в течение 48 часов — достигается моделями с двойным вакуумным зазором и керамической колбой.
• Вакуумный сосуд Дьюара использовался в первых экспериментах по сжижению газов, что открыло путь к созданию сверхпроводников и сверхтекучести.

Источники:

• Дьюар Дж. «On the Production of Low Temperatures» (1892)
• «Термос» // Большая советская энциклопедия
• ГОСТ 25086-2011 «Изделия термосные. Общие технические условия»
• Бергер Р. Патент DE 166 462 (1904)