Bình giữ nhiệt giữ nóng và giữ lạnh bằng cách nào?

• Vỏ ngoài
• Khoảng chân không
• Ruột bình
• Đồ uống bên trong
• Nút vặn kín

Bạn sẽ học được gì

• Gọi tên các lớp của một bình giữ nhiệt.
• Nói được mỗi lớp chặn cách truyền nhiệt nào.
• Hiểu vì sao cùng một chiếc bình giữ được cả nóng lẫn lạnh.

Cần biết trước

Không cần kiến thức trước. Chỉ cần biết nhiệt đi từ chỗ nóng sang chỗ lạnh.

Bình giữ nhiệt được làm từ những lớp nào?

Một bình giữ nhiệt gồm ruột bình và vỏ ngoài. Theo bài giải thích của Explain that Stuff, hầu hết bình có ruột bên trong và vỏ ngoài bằng nhựa hoặc kim loại, ngăn cách bởi hai lớp thủy tinh với chân không ở giữa. Lớp thủy tinh thường được tráng một lớp kim loại phản chiếu.

Ở miệng bình là một nút vặn kín. Bình không bằng thủy tinh thì dùng hai lớp thép không gỉ thay cho thủy tinh, nhưng cách làm vẫn vậy: giữa hai lớp là chân không.

• Thành trong
• Khoảng chân không
• Thành ngoài
• Lớp phản chiếu
• Nút bình

Mỗi lớp chặn đường nhiệt nào?

Nhiệt đi bằng ba cách. Bài giảng vật lý của Đại học Boston nêu có ba cách cơ bản để truyền nhiệt: dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ. Bình giữ nhiệt làm giảm cả ba cơ chế truyền nhiệt với môi trường.

Chân không giảm mạnh dẫn nhiệt qua khí và ngăn đối lưu trong khe giữa hai thành. Nút vặn kín hạn chế không khí ra vào qua miệng bình; đối lưu vẫn có thể xảy ra trong đồ uống. Còn bức xạ hồng ngoại từ chất lỏng nóng thì gặp lớp lót phản chiếu của ruột bình, và lớp này phản xạ nó trở lại. Trang Physics Explained tóm gọn ý đó: chân không giữa hai lớp vỏ ngăn dẫn nhiệt và đối lưu, bề mặt phản chiếu giảm bức xạ, và nút cách nhiệt ngăn nhiệt thoát.

• Chân không: giảm dẫn nhiệt, ngăn đối lưu
• Nút kín hạn chế trao đổi qua miệng
• Lớp phản chiếu trả bức xạ về

Vì sao một chiếc bình giữ được cả nóng lẫn lạnh?

Vì các lớp ấy chặn nhiệt theo cả hai chiều. Explain that Stuff giải thích: nếu nhiệt không thoát ra được khỏi bình thì nhiệt từ bên ngoài cũng không đi vào được. Nút kín hạn chế trao đổi nhiệt qua miệng, chân không giảm dẫn nhiệt qua khí và ngăn đối lưu giữa hai thành, bề mặt phản chiếu giảm bức xạ.

Điều đó không có nghĩa là bình giữ nhiệt mãi mãi. Cuối cùng vẫn có một ít nhiệt thoát ra hoặc lọt vào, chủ yếu qua nút bình.

Ví dụ trong đời sống

Buổi sáng bạn rót nước nóng vào bình rồi mang đi học. Theo Explain that Stuff, đồ uống nóng cất trong bình sẽ còn nóng hổi trong nhiều giờ. Cũng chiếc bình ấy đựng nước đá thì nước lạnh được lâu, vì nhiệt từ bên ngoài đi vào rất chậm.

Hiểu lầm thường gặp

Bình tự làm nóng hoặc tự làm lạnh đồ bên trong. Bình không tạo ra nhiệt hay lạnh. Nó chỉ làm nhiệt đi chậm.

Bình giữ nhiệt được mãi mãi. Vẫn có một ít nhiệt thoát ra hoặc lọt vào, chủ yếu qua nút bình, nên đồ bên trong dần đổi nhiệt độ.

Chân không là thứ duy nhất làm bình hiệu quả. Chân không giảm dẫn nhiệt qua khí và ngăn đối lưu giữa hai thành, nhưng không chặn bức xạ. Nút cách nhiệt và bề mặt phản chiếu vẫn cần thiết.

Câu hỏi thường gặp

Vì sao bình giữ nhiệt có hai lớp vỏ?

Để có khoảng chân không ở giữa. Chân không giảm dẫn nhiệt qua khí và ngăn đối lưu giữa hai thành. Nhiệt vẫn có thể truyền qua phần nối rắn ở cổ bình.

Lớp bạc bên trong bình để làm gì?

Lớp phản chiếu trả bức xạ hồng ngoại trở lại chất lỏng thay vì để nó thoát ra.

Bình giữ nhiệt có giữ được đồ lạnh không?

Có. Nếu nhiệt không thoát ra được thì nhiệt từ ngoài cũng không đi vào được.

Tóm tắt

• Bình giữ nhiệt có hai lớp vỏ, chân không ở giữa, lớp phản chiếu và nút kín.
• Chân không giảm dẫn nhiệt qua khí và ngăn đối lưu giữa hai thành; nút kín giảm trao đổi nhiệt qua miệng; lớp phản chiếu giảm bức xạ.
• Các lớp chặn nhiệt cả hai chiều, nên bình giữ được đồ nóng lẫn lạnh, dù vẫn có chút nhiệt qua nút bình.