暖水瓶保温的原理是什么?

wu.fan-pin.com     2024-07-03

标准的暖水壶容量一般是2升(也就是2000毫升)。

暖水壶分为大小两种,小水瓶大概有两升左右,大水瓶有四升左右,暖壶正是利用热量的散发分为传导、对流、和辐射这三者的原理。暖壶的瓶塞是用软木做的,而软木不易导热,尽量防止了传导的发生

暖壶中间是真空,尽量防止空气对流的发生;还有暖壶的瓶胆镀成银白色,可以使热量反射到瓶内而不辐射出去。

保温原理:

热水瓶的功能是保持瓶内热水的温度,断绝瓶内与瓶 外的热交换,使瓶内的“热”出 不去,瓶外的“冷”进不来。如果在热水瓶里放上冰棍儿,外面的“热”同样不容易跑 到瓶子里,冰棍也不容 易化。

所以把热水瓶叫做保温瓶是科学的,因为它既 能保“热”,也能保“冷”。 热水瓶能够保温,是由热水瓶胆的构造特征所决定的。原来,热水瓶胆由两层薄的玻璃外壳组成,两层外壳之间抽去空气,并在瓶胆一侧镀上一层薄薄的银。

热水瓶胆有一个比它“身体”部分细得多的瓶口,瓶口上可以塞上软木塞。正是这样的构造使热水瓶成了“心肠热,外表冷”的保温瓶。



在我们一般人的印象中,暖水瓶的作用就是"保存热量"。如果用准确的说法,他的作用其实是减小换热,将热恋损失降到最小。那么如何做到减少热量损失呢?这就要从热量传递的三种方式说起。
热量传递的三种方式
在我们的生活中。热量传递有三种基本方式,分别是热传导,热对流和热辐射。
固体中的传热主要以热传导为主。热传导是由于固体温度不同而发生的热量传递过程。物体的温度差越大,传热面积越大,热导率越大,厚度越薄,那么传递的热量越多。
热导率是单位温度梯度、单位面积、单位时间下传递热量的大小。它是反应固体传递热量能力的物理量。热导率越大,传热能力越大。在生活中,银、铜、铝、铁等金属的热导率比较大,而软木,泥土,石棉,泡沫等材料的热导率比较小。热导率小的材料可以用来制作保温层。同样,由于材料越厚,热流量越小,也就是保温效果越好。所以冰箱等有着厚厚的外壁就是这个道理。

对流换热是由于流动而发生换热的物理现象。流体掠过固体表面时会把固体的热量带着。换热量
和导热一样,面积越大,温差越大,换热量就越大。H是对流换热系数,它越大,换热量也越大。一般来说,速度越高的流体换热效果越好。导热和对流换热有一个共同点就是需要物质作为媒介,这一点就是保温杯利用的一个重要原理。
辐射换热是由于分子热运动而辐射电磁波的现象。热辐射和光一样,本质都是电磁波。一个表面每秒辐射的热量遵守斯忒藩-玻尔兹曼定律:
辐射换热的大小与温度的四次方成正比,与表面积成正比。此外,热辐射能量的大小还与表面的发射率有关发射率高的材料,辐射出的热量较多,吸收的热量也较多。一般来说,金属的发射率较低,这意味这金属的辐射热量和吸收热量也较低。这也是暖水瓶应用的原理之一。

暖水瓶的结构
暖水瓶是杜瓦瓶的一种。杜瓦瓶是是苏格兰物理学家詹姆斯·杜瓦发明的一种保温装置。生活中的暖水瓶外壳起到保护,方便拿放,美观的作用。内部是一个具有量程结构的内胆,通常是由玻璃等材料做成的。内胆的夹层是抽成真空或者接近真空,只含少量空气的。同时内胆表面会镀上薄薄的一层银。瓶口用软木塞堵上。这就是一般暖水瓶的结构。现在让我们用刚刚的传热知识分析一下。

首先,将内胆夹层抽成真空或者低压,目的是减少导热和对流换热。前面我们说过,导热和对流换热是需要介质的,抽成真空了就没有了传递热量的介质了。在瓶口使用软木塞是为了降低导热。我们说过,软木的热导率很小,所以热损失也比较小。我们没见过哪个暖水瓶是用铁块当瓶塞的吧。削弱了热传导和热对流,我们还需要减少辐射换热,这就是内胆镀上一层银的原因。在金属中,银的发射率是很小的,这样在同样温度下,镀银的表面释放的热辐射很小。而且另一个表面也镀上银,这样第二个表面吸收的辐射少,反射的辐射多,从而降低了辐射热损失。

当然,由于价格不同,杜瓦瓶的具体结构也不同。比如便宜的保温杯,它的夹层可能不会抽成真空,内壁不会镀银,只是使用金属,瓶塞可能换成塑料。高级液氮瓶,除了抽真空,甚至还有多个夹层的结构。夹层越多,辐射换热量就越低,这就好像你在太阳下撑起了遮阳伞,一把还不够,还打了很多把!虽然具体结构略有不同,但原理是一样的。都是削弱了传热的三种基本传热方式。
以上就是暖水瓶的传热原理,虽然暖水瓶是我们生活中很常见的东西,但是如果仔细探究起来,还是有很多技术原理的。

毕叶>>> 暖水瓶保温原理 - 搜狗百科
15569171423------ : 热水瓶为什么能保温呢? 热的传递方式有三种:热的辐射、热的对流、热的传导. 人在太阳光的照射下,会感到身上热乎乎的,这是因为太阳的热射到了我们身上,这叫热的辐射. 防止热辐射的最好办法是把它挡回去,反射热最好的材料是镜...

毕叶>>> 为什么温水瓶能保温?? -
15569171423------ : 热的传递方式有三种:热对流,热传导,热辐射.热的对流主要发生在液体和气体之间,热流上升,冷流下降,通过不断循环达到动态平衡,热的传导发生在热的导体上,热从高温的一端向低温一端传导,热的辐射不需要媒介,它通过辐射的方式向低温处传热.暖水瓶的瓶胆与外壳之间是空气,空气是热的不良导体,热传导降低了许多,瓶胆内部光滑如镜,降低了辐射,所以暖水瓶能保温.

毕叶>>> 暖水瓶保温的原理? -
15569171423------ : 暖水瓶有保温的功能,它的原理是,旦是空心的,用来切断热的传导;旦的里面有一层银,它可以把热水的热反射回去,这样热就比较慢扩散,从而起到保温的作用;热水瓶都是用木塞作瓶塞的,而且是比较柔软的木塞,柔软的木塞不容易导热.保温瓶里的热就不会被传导出去.底部的尖是在铸瓶旦的时候留下的封口点

毕叶>>> 水瓶为什么能够保温,它是依据什么原理的? -
15569171423------ : 热水瓶胆用双层玻璃做成,两层玻璃都镀上了银,好像镜子一样,能把热射线反射回去,这就断绝了热辐射的通路.把热水瓶的两层玻璃之间抽成真空,就破坏了对流传导的条件.热水瓶盖选用不容易传热的软木塞,隔断了对流传热的通路.完善地把传热的三条道路都挡住了,热就可以长久地保留下来.但热水瓶的隔热并不那么理想,仍然有一部分热能够跑出来,因此热水瓶的保温时间有一定限度. 热水瓶的功能是保持瓶内热水的温度,断绝瓶内与瓶外的热交换,使瓶内的“热”出不去,瓶外的“冷”进不来.如果在热水瓶里放上冰棍儿,外面的“热”同样不容易跑到瓶子里,冰棍也不容易化.所以把热水瓶叫做保温瓶是科学的,因为它既能保“热”,也能保“冷”.

毕叶>>> 暖瓶的保温原理? -
15569171423------ : 家庭中保温瓶主要用于热水保温,故又称热水瓶.保温瓶的构造并不复杂.中间为双层玻璃瓶胆,两层之间抽成真空状态,并镀银或铝,真空状态可以避免热对流,玻璃本身是热的不良导体,镀银的玻璃则可以将容器内部向外辐射的热能反射回去.反过来,如果瓶内储存冷液体,这种瓶又可以防止外面的热能辐射到瓶内.

毕叶>>> 分析暖水瓶是怎样实现保温效果的? -
15569171423------ : 热的传递方式有三种:热的辐射、热的对流、热的传导. 热水瓶胆用双层玻璃做成,两层玻璃都镀上了银,好像镜子一样,能把热射线反射回去,这就断绝了热辐射的通路.把热水瓶的两层玻璃之间抽成真空,就破坏了对流传导的条件.热水瓶盖选用不容易传热的软木塞,隔断了对流传热的通路.完善地把传热的三条道路都挡住了,热就可以长久地保留下来.但热水瓶的隔热并不那么理想,仍然有一部分热能够跑出来,因此热水瓶的保温时间有一定限度.

毕叶>>> 暖瓶的保温原理是什么? -
15569171423------ : 由内外两个玻璃瓶组合而成.两者在瓶口处连接成一体,两瓶壁间隙抽成真空以削弱热对流,玻璃瓶壁表面镀光亮银膜反射红外热辐射线.瓶内高温时,内容物的热能不向外辐射;瓶内低温时,瓶外热能不向瓶内辐射,保温瓶有效地控制了传导、热对流和辐射3种传热的途径.

毕叶>>> 暖瓶可以保温是什么原理啊?__
15569171423------ : 热量散失的有三种方式:热传导,对流,辐射.保温即是将热量的散失减到最低. 暖瓶的构造:外壳、瓶胆、瓶塞. 主体为双层玻璃瓶胆,两层之间抽成真空状态,并镀银或铝,真空状态可以避免热对流,玻璃本身是热的不良导体,镀银的玻璃则可以将容器内部向外辐射的热能反射回去.反过来,如果瓶内储存冷液体,这种瓶又可以防止外面的热能辐射到瓶内. 保温瓶的瓶塞,通常以软木或塑料制成,这两种材料也都不易导热.保温瓶外壳有竹编、塑料、铁皮、铝、不锈钢等材料制成,保温瓶的瓶口有一橡胶垫圈,瓶底有一碗形橡胶垫座,这些都是为了固定玻璃胆用,以防与外壳接触碰撞.