Как появился термос

[Миссис уксус]

1

Слово «термос» уже так давно вошло в нашу речь, что никто и не помнит, откуда оно появилось. Да и про то, кто изобрел первый термос, практически никто не знает. А между тем название сосудов, сберегающих тепло, и название компании «THERMOS» не зря совпадают! Но вот что самое интересное: имя нарицательное «термос» произошло от имени собственного «THERMOS»! Именно так, а не наоборот!

Первый контейнер для хранения сжиженных газов был разработан в 1881 году немецким физиком А.Ф.Вейнхольдом. Он представлял собой стеклянный ящик с двойными стенками с откачанным из межстеночного пространства воздухом.

Шотландский физик и химик,ученый Оксфордского университета сэр Джеймс Дьюар в 1892 году усовершенствовал стеклянный ящик Вейнхольда, превратив его в двустенную колбу с узким горлом для уменьшения испарения жидкости,и назвал «вакуумная фляга». Межстеночное пространство посеребрено и из него откачан воздух. Всю эту хрупкую конструкцию Дьюар подвесил на пружинах в металлическом кожухе. Благодаря своей разработке Дьюар первым смог получить и сохранить жидкий (1898) и даже твердый (1899) водород.

Ни сам Девар, ни научная общественность не подозревали, что изобретение может иметь какую-то широкую бытовую и, уж тем более, коммерческую ценность.

В 1903 году Рейнольд Бюргер придумал применять сосуд Дьюара в быту: он его частично улучшил — добавил металлический корпус и пробку со стаканом. Так появился первый термос. Он разработал и систему поддержки внутренней стенки самой колбы и запатентовал его (Дьюар этого не сделал, считая изобретение непрактичным). Для названия изобретения Бюргера-Дьюара провели конкурс и победила идея одного мюнхенца – Thermos (горячий). Бюргер основал в 1904 году фирму Тhermos-Gesellschaft m.b.H., которая занималась выпуском термосов.

Первыми популяризировали термос летчики, которые нуждались в горячем питье во время полетов среди сильного ветра (тогда стекол в кабине еще не было). После этого термос начали использовать и в других сферах деятельности.

Компания Thermos существует и сегодня. Она по-прежнему выпускает одни из лучших в мире термосов. Девиз компании гласит: «Храним тепло. С 1904 года». Фирмой Thermos Bottle Company 3 декабря 1907 г. был получен патент США U.S. Patent 872795 (англ.) на «Сосуд с двойными стенками и вакуумом между ними». Патент оформлен на Рейнольда Бюргера (нем. Reinhold Burger), немецкого изобретателя и производителя стеклянных инструментов. Имя Дьюара в патенте не упоминается. В Германии Рейнольд Бюргер считается изобретателем термоса. В некоторых странах термос остается зарегистрированным товарным знаком, но в большинстве стран это товарный знак, ставший нарицательным.

За 100 лет технология изготовления термоса претерпела существенные изменения. Клиенты захотели термосы с небьющейся колбой. Им не нравился основной недостаток стеклянного термоса — хрупкость. Тем более, что изначально термосы применялись для дорожных (экстремальных) условий эксплуатации. Поэтому был разработан термос со стальной колбой. Но обычная сталь лучше проводит тепло, чем стекло. Как быть?

Компанией «THERMOS» был проведен ряд исследований и в результате были созданы термосы с металлической (небьющейся) колбой с характеристиками удержания тепла лучше, чем у термосов со стеклянной колбой.

Устройство
Оригинальный сосуд Дьюара представлял собой стеклянную колбу с двойными стенками, из пространства между которыми выкачан воздух. Для уменьшения потери на излучение обе внутренние поверхности колбы были покрыты отражающим слоем. Дьюар использовал в качестве отражающего покрытия серебро. Подобная конструкция применяется и в современных дешевых бытовых термосах.

Современные конструкции
Современные сосуды Дьюара конструктивно выполнены несколько иначе. Внутренний и внешний сосуды делают из алюминия или нержавеющей стали. Теплопроводность материала не важна, а прочность и вес играют большую роль. Горловина соединяет внутренний и внешний сосуды. В дьюарах объёмом до 50 л внутренний сосуд крепится только на горловине и она испытывает большие механические нагрузки. Также к ней предъявляются высокие требования по теплопроводности. То есть горловина должна быть прочной, но тонкой. В обычных сосудах горловину делают из нержавеющей стали. В высококачественных сосудах Дьюара горловина изготовляется из прочного армированного пластика. При этом возникает проблема вакуумноплотного крепления металла и пластика. Снаружи внутренний сосуд покрывается адсорбентом, который при охлаждении поглощает остаточные газы из вакуумной полости. Для уменьшения теплопотерь внутренний сосуд покрывают дополнительной теплоизоляцией. К крышке дьюара, для снижения конвекционной теплопередачи прикрепляют пенопластовый цилиндр, который негерметично закрывает горловину. Вакуумную полость откачивают до давления 10−2 Па. От серебрения внутренних поверхностей отказались и заменили его полировкой.

Современные сосуды Дьюара имеют низкие потери от испарения: от 1,5 % в сутки для больших емкостей, до 5 % в сутки — для малых объёмов.

Гелиевые сосуды Дьюара
Гелий имеет очень маленькую теплоту испарения. Поэтому для снижения теплопотерь в гелиевых дьюарах применяются тепловые экраны, охлаждаемые жидким азотом. Экраны изготавливают из материалов, хорошо проводящих тепло (медь). Такой сосуд Дьюара имеет две горловины: для жидких азота и гелия. Гелиевая горловина оборудована специальными штуцерами для газосброса, подсоединения сифона, манометра, клапана. Гелиевый дьюар нельзя наклонять, он всегда должен находиться в вертикальном положении.

С развитием техники многослойной экранно-вакуумной термоизоляции на рынке появились предложения гелиевых сосудов Дьюара в которых не используется охлаждение жидким азотом. По утверждениям производителей в таких сосудах Дьюара потери на испарение составляют 1 % в день для емкостей на 100 л.