TERMOSKA                                                                                                                                                           ÚVOD

 

 

Fyzikálne deje:  Termika

                           Tepelná výmena

Didaktické použitie (ročník, tématický celok, téma):

8. ročník ZŠ; PRÁCA.ENERGIA.TEPLO.; Vnútorná energia. Teplo

2. ročník SŠ; MOLEKULÁRNA FYZIKA A TERMODYNAMIKA; Základné poznatky z termiky a termodynamiky

História a princíp činnosti:

Svoje prvé uplatnenie našla termoska vo vede. Sir James Dewar, vedecký pracovník Oxfordskej univerzity, potreboval pre svoje laboratórium nádobu, v ktorej by bolo možné dlhú dobu udržiavať veľmi chladné tekutiny, napríklad skvapalnené plyny. V roku 1892 vynašiel sklenenú nádobu s dvojitými stenami, medzi ktorými vypumpoval vzduch a otvor zatavil. Sklenenú preto, že sklo je pomerne zlý vodič tepla. Vákuum použil preto, že nevedie teplo, je vlastne dokonalý tepelný izolátor. Naviac potrel vnútro nádoby zrkadlovým povrchom, aby sa znížil únik chladu vyžarovaním.

V roku 1904 uvidel Dewarovu termonádobu nemecký fúkač skla Reinhold Burger so svojim kolegom. Uvedomili si, že ak táto nádoba udrží tekutiny chladné, udrží ich aj teplé a môže tak nájsť široké komerčné uplatnenie. Vypísali odmenu za najvýstižnejšie meno pre tento vynález a zo súťaže vyšlo víťazné slovo thermos. Pod týmto menom založili aj spoločnosť, Thermos GmBH. Sklenenú fľašu usadili do ďalšej nádoby, dali zátku a pohár na pitie. V roku 1928 bol vyvinutý nový typ sklenenej vákuovej nádoby s obsahom 127 litrov. Tieto nádoby sa stali veľmi populárne pre zmrzlinové a rybie boxy [19].

Termoska udržuje nápoje teplé alebo studené tým že zabraňuje prúdeniu tepla. Termoska pozostáva zo sklenej fľaše s dvojitou stenou. Prúdeniu a vedniu tepla bráni vákuum medzi stenami. Aby sa teplo nešírilo sálaním, steny sú postriebrené. Uzáver musí byť vyrobený z materiálu, ktorý dobre tesní, napríklad z korku alebo z plastu.

Teplo z čaju preto nemôže ľahko unikať von do chladnejišieho prostredia a obrátene, teplo z vonku sa zle dostáva dovnútra k studenej zmrzline.

                                                                                       

                                                                             Rez termoskou v nerezovom plášti 

 

Motivačné otázky:

Prečo sú vnútorné steny termosky duté a vo vnútri dutiny je vákuum?

Medzi vnútorným a vonkajším povrchom termosky takto nedochádza k tepelnej výmene vedením.

(Termika)

 

Pokusy:

Prečo je termoska z vnútornej strany lesklá?

Pomôcky : Tri lesklé plechovky rovnakej veľkosti bez nápisov a nálepiek, biela a čierna farba (na natretie plechoviek – napríklad acrylová, ale dobre poslúžia aj temperové farby), tri kúsky výkresu na prikrytie plechoviek, teplá a studená voda, teplomer, podnos – tácka na prenášanie plechoviek naplnených vodou, papier a pero

Postup: Jednu plechovku natrite čiernou farbou zvnútra aj zvonka. Druhú plechovku natrite rovnako, ale bielou farbou. Tretiu plechovku nechajte lesklú. Do všetkých troch plechoviek nalejte teplú vodu rovnakej teploty a teplotu aj zmerajte. Všetky tri plechovky prikryte kúskom výkresu a vložte na chladné miesto. Teplotu v plechovkách merajte každých päť minút v celkovom čase 20 minút. Z plechoviek vylejte vodu, vysušte ich a do každej z nich nalejte veľmi studenú vodu. Zmerajte teplotu vody v plechovkách, prikryte ich kúskami výkresu a položte na slnečné miesto. Znovu merajte teplotu v 5 minútových intervaloch počas 20 minút.

Čo sa deje?

V oboch prípadoch sa voda v čiernej plechovke zahriala najviac a voda v lesklej plechovke najmenej.

Čo zahrieva vodu v plechovkách? Aký význam v tomto procese zohráva povrch a vnútro plechovky? Čo sa deje  teplom na povrchu plechovky a vo vnútri? Čo by sa stalo, ak by boli plechovky prázdne? Zahrievali by sa odlišne alebo rovnako? Zahrievali by sa vôbec? Ktorá plechovka by sa najskôr ochladila, ak by bola prázdna?

Tmavé povrchy sa zahrievajú vplyvom svetla viac ako svetlé. Lesklé povrchy udržiavajú stálu teplotu lepšie ako tmavé alebo svetlé povrchy nádob. Tmavá plechovka udrží chladnú vodu kratší čas ako svetlá.

Tmavé povrchy pohlcujú svetlo najlepšie a tým sa aj najviac zahrievajú. Pohltené svetlo sa sčasti mení na teplo a zahrieva teleso.. Lesklé povrchy najlepšie odrážajú svetlo späť, preto sa ani veľmi nezahrievajú, preto sa používajú pri výrobe termonádob. Látka, ktorá sa nachádza vo vnútri nádoby natretej na čierno sa môže zahrievať rôzne, čo závisí predovšetkým od jej tepelnej kapacity a tepelnej vodivosti. Napríklad vzduch je horší tepelný vodič ako voda, preto sa aj od vyhriatych stien nádoby ohrieva ťažšie ako voda. Voda má zase vyššiu tepelnú kapacitu, zahrieva sa dlhšie, ale aj dlhšie teplo udrží, čiže sa ochladzuje veľmi pomaly [20].