W 1879 roku niemieckiego fizyka A. Weinholda zastanawiał czysto naukowy problem: jak przechowywać w laboratoriach wodór w postaci ciekłej, a nawet stałej, o temperaturze topnienia tak niskiej jak -259,2°C. Potrzebne było naczynie, które byłoby w stanie utrzymać tak niską temperaturę nawet w ciepłym pomieszczeniu. Znaleziono wyjście. Naukowiec wpadł na pomysł połączenia dwóch cienkościennych szklanych naczyń, włożenia jednego w drugie, hermetycznego zlutowania szyjek i wypompowania powietrza z przestrzeni między nimi. W ten sposób próżnia utrzymywała temperaturę wewnętrznego pojemnika, nie pozwalając na jego nagrzanie lub ochłodzenie (zwykle szyby). Będąc jednocześnie doświadczonym dmuchaczem szkła, fizyk z łatwością opisał szczegółowo wynik w swojej książce „Eksperymenty demonstracyjne w fizyce”, skromnie nazywając wynalazek „butelką Weinholda”. Kilka lat później jego szkocki kolega James Dewar ulepszył produkt, posrebrzając wewnętrzne ścianki naczynia, aby lepiej utrzymać temperaturę. A „butelka” zamienia się w „naczynie Dewara”.
Ale na tym nie koniec ulepszeń. Niemiecki dmuchacz szkła Burger, który przez długi czas produkował kolby do laboratoriów, zauważył, że naczynie Dewara może przydać się nie tylko w nauce, ale także w życiu codziennym.
W 1903 roku Burger nieznacznie zmodyfikował naczynie próżniowe Scota, umieszczając delikatne szkło w metalowej obudowie i wyposażając je w funkcjonalną pokrywkę na kubek, i był pierwszym z trzech twórców, którzy odgadli i opatentowali wynalazek. Wkrótce ogłoszono konkurs na najlepszą nazwę dla nowości. Niemcy aktywnie proponowali różne skomplikowane nazwy statku. Zwycięzcą został jednak mieszkaniec Monachium, który pamiętał greckie słowo therme (gorący). Czyli termos, dokładnie taki jak firma która rozpoczęła jego produkcję mają ich nazwę. W 1904 roku niemiecka firma THERMOS GMBH rozpoczęła seryjną produkcję naczyń Dewara, zwanych od tego momentu termosami.
Naturalnie twórca termosu James Dewar próbował udowodnić prawa do wynalazku, który już wtedy przynosił poważne dochody. Niestety naukowcowi nie udało się osiągnąć sprawiedliwości, a jedynym twórcą wskazanym w patencie pozostał Reinhold Burger.
Od tego czasu minęło ponad sto lat. Teraz możesz wybrać termos o dowolnej pojemności i kolorze, w obudowie metalowej, plastikowej, a nawet szklanej. I na przykład w czasach sowieckich prawie w każdej rodzinie był duży blaszany termos w kolorze czerwonym lub niebieskim, ozdobiony kwiatami Albo zdjęcie wschodzącego słońca. Jasne i błyszczące, w sowieckiej kuchni trzymano je na widoku jako mebel. Niemieckie termosy nie trafiły do Unii, ale chiński odpowiednik można było łatwo kupić. Większość termosów sprowadzonych do kraju została wyprodukowana w fabryce Beijing Deer. W rzeczywistości nazwy zagranicznych firm są zwykle transkrybowane, a nie tłumaczone, ale Olen zdecydował się to porzucić chiński nazwę, wchodząc na rynek zachodni jako Bejiing Deer (Beijing Deer). W ten sposób w nasze życie wkroczył blaszany Chińczyk o niemieckim imieniu.
Ogólnie rzecz biorąc, konstrukcja termosu nie uległa zmianie od tego czasu, z wyjątkiem małego, ale bardzo ważnego szczegółu - korków. Ona, w przeciwieństwie do górnej pokrywy kubka, nie kręciła się. Faktem jest, że wewnętrzne naczynie chińskiego termosu składało się ze szkła i nie miało gwintu. Używano więc tylko zatyczki-zatyczki, zwykle drewnianej. Oczywiście takiego statku nie można przewrócić, co nie zawsze jest możliwe w przyrodzie lub podczas długich podróży.
Obecnie istnieje ogromna różnorodność marek i odmian termosów: do jedzenia, napojów, kubków termicznych. Jednym słowem postęp nie stoi w miejscu. Jednak dla wielu to nie tylko przedmiot, ale ciepła pamiątka przyjemnych wydarzeń: wypadu na łono natury z przyjaciółmi, długiej podróży czy zimowego spaceru.
Wideo Co to jest termos?
James Dewar (1842-1923) był szkockim fizykiem i chemikiem mieszkającym w Londynie. W ciągu swojego życia udało mu się zdobyć wiele nagród i medali, dokonać niesamowitej liczby odkryć, z których wiele odegrało ważną rolę w rozwoju nauk ścisłych. Wśród jego osiągnięć w dziedzinie fizyki na uwagę zasługuje wkład w badania zachowania temperatury za pomocą stworzonego przez siebie urządzenia zwanego „naczyniem Dewara”. Urządzenie to jest przeznaczone do przechowywania różnych substancji w wysokich lub niskich temperaturach.
Historia stworzenia
Statek Dewara jest ulepszoną wersją urządzenia opracowanego przez niemieckiego naukowca Weinholda. Ma jednak istotne różnice. Wynalazek Weinholda miał postać szklanego pudełka o podwójnych ściankach, a Dewar znacząco zmienił ten projekt. Analogicznie do pudełka, jego urządzenie również było dwuścienne, pomiędzy ściankami tego urządzenia wytworzono próżnię, a one zostały posrebrzone, a w celu ograniczenia parowania cieczy zwężono gardziel urządzenia.
Aplikacja
Do tej pory produkcja naczyń Dewara osiągnęła skalę przemysłową, ponieważ są one używane wszędzie nie tylko w różnych gałęziach przemysłu, ale także w życiu codziennym. Mało kto wie, że termos to jednocześnie naczynie Dewara. W przemyśle najczęściej wykorzystuje się tu naczynia Dewara na inne płyny krio. Ponadto urządzenie to jest często stosowane w weterynarii i medycynie do przechowywania różnych materiałów biologicznych.
Ponieważ różne typy naczyń mają różne przeznaczenie, wykorzystuje się je na różne sposoby, chociaż we wszystkich przypadkach przed umieszczeniem zawartości w naczyniu konieczne jest doprowadzenie go do odpowiedniej temperatury, czyli ogrzanie lub ochłodzenie. Temperatura substancji znajdującej się wewnątrz urządzenia jest utrzymywana dzięki dwóm czynnikom: izolacji termicznej i procesom z nią zachodzącym.
Termos
Najbardziej znanym i popularnym typem naczynia Dewara jest termos. Na początku XX wieku Reynold Burger nieznacznie zmodyfikował to urządzenie, aby nadawało się do użytku domowego. Szklaną kolbę umieszczono w metalowej obudowie, dzięki czemu była bezpieczniejsza i trwalsza, a korek zamontowany na naczyniu Dewara zastąpiono korkiem i pokrywką.
Początkowo wynalazca spodziewał się, że takie urządzenie będzie służyło do przechowywania żywności, ale w rezultacie termos stał się popularny właśnie dlatego, że mógł długo utrzymywać temperaturę napojów. Za urodziny termosu można uznać 30 września 1903 roku, ponieważ w tym dniu Burger otrzymał patent na swój wynalazek i rozpoczął produkcję.
Choć na tym historia się nie kończy. Dewar, który dowiedział się, że ulepszona wersja jego urządzenia odniosła komercyjny sukces i pomogła Burgerowi zarabiać na godne życie, złożył pozew. Ponieważ jednak jego urządzenie nie zostało opatentowane, sąd nie sprostał jego wymaganiom.
Naczynie Dewara, wynalezione przez szkockiego naukowca, zyskało szeroką popularność niemal natychmiast po urodzeniu i nie traci jej do dziś. Znajduje szerokie zastosowanie zarówno w przemyśle, jak i w życiu codziennym, co czyni go jednym z najważniejszych
HVM, włoska firma z siedzibą w Livorno, od ponad 20 lat projektuje i produkuje szeroką gamę kriogenicznych Dewarów, o różnych ciśnieniach roboczych, różnych systemach usuwania gazów i cieczy, sterowaniu pionowym i poziomym, na paletach itp. Produkty firmy znajdują zastosowanie w magazynowaniu i transporcie gazów w niskich temperaturach. Obszary zastosowania:
- przemysłowy
- naukowy
- żywność
- hodowla ryb
- kriobiologia
- hodowla zwierząt
- Zwalczanie szkodników
Firma opracowała także instalacje do terapii tlenowej (stacjonarne „OXY-BLU” i kompaktowe „OXY-LIGHT”).
Wszystkie produkty spełniają europejskie wymagania ADR i TPED (Dyrektywa 2010/35/UE). Westmedgroup jest oficjalnym dostawcą zbiorników kriogenicznych na rosyjski rynek sprzętu medycznego.
Naczynie Dewara – naczynie przeznaczone do długotrwałego przechowywania substancji w podwyższonych lub niskich temperaturach. Stałą temperaturę utrzymuje się metodami pasywnymi, poprzez dobrą izolację termiczną i/lub procesy zachodzące w magazynowanej substancji (np. gotowanie). Na tym polega główna różnica między naczyniem Dewara a termostatami i kriostatami.
Pierwszy pojemnik do przechowywania skroplonych gazów został opracowany w 1881 roku przez niemieckiego fizyka A.F. Weinholda. Było to dwuścienne, szklane pudełko, w którym usuwano powietrze z przestrzeni między ścianami i które fizykom K. Olszewskim i S. Wrublewskiemu służyło do magazynowania ciekłego tlenu.
Szkocki fizyk Sir James Dewar ulepszył szklane pudełko Weinholda w 1892 roku, przekształcając je w dwuścienną kolbę z wąską szyjką, aby ograniczyć parowanie cieczy. Przestrzeń pomiędzy ścianami jest posrebrzana i wypompowywane jest z niej powietrze. Dewar zawiesił całą tę delikatną konstrukcję na sprężynach w metalowej obudowie. Dzięki swojemu rozwojowi Dewar jako pierwszy uzyskał i utrwalił wodór w postaci ciekłej (1898), a nawet stałej (1899).
Pierwsze Dewary do użytku komercyjnego zostały wyprodukowane w 1904 roku, kiedy powstała niemiecka firma termosowa Thermos GmbH. W laboratoriach i przemyśle naczynie Dewara służy do przechowywania płynów kriogenicznych, najczęściej ciekłego azotu.
W medycynie i weterynarii specjalne naczynia Dewara służą do długotrwałego przechowywania materiałów biologicznych w niskich temperaturach.
W geofizyce elementy elektroniczne i kryształy umieszcza się w naczyniach Dewara podczas pracy w gorących studniach (od 400 K).
Kriostaty są różne
według rodzaju użytego czynnika chłodniczego (azot, hel, wodór itp.);
według materiału, z którego są wykonane (szkło, metal, plastik);
zgodnie z jego przeznaczeniem (do badań radiotechnicznych, optycznych, medycznych i innych, do magnesów nadprzewodzących, odbiorników promieniowania itp.).
Zaletą stosowania kriogenicznych zbiorników pionowych jest oszczędność miejsca w porównaniu do poziomych zbiorników kriogenicznych. Jednak zbiorniki pionowe wymagają opracowania projektu ich instalacji i rejestracji u władz Rostekhnadzor, w przeciwieństwie do transportowych zbiorników kriogenicznych.
Fragment zgłoszenia patentowego
Fizycy Karol Olszewski i Zygmunt Wróblewski zastosowali szklaną skrzynkę o podwójnych ściankach do przechowywania skroplonych gazów, z powietrzem odprowadzanym z przestrzeni między ściankami. Pojemnik ten został opracowany przez niemieckiego fizyka Adolfa Ferdinanda Weinholda.
Urządzenie
Oryginalna kolba Dewara była szklaną kolbą o podwójnych ściankach, pomiędzy którymi wypompowywano powietrze. Aby zmniejszyć straty promieniowania, obie wewnętrzne powierzchnie żarówki zostały pokryte warstwą odblaskową. Dewar użył srebra jako powłoki odblaskowej. Podobną konstrukcję zastosowano również w nowoczesnych tanich termosach domowych.
Nowoczesne projekty
Nowoczesne statki Dewara są zbudowane nieco inaczej. Naczynia wewnętrzne i zewnętrzne wykonane są z aluminium lub stali nierdzewnej. Przewodność cieplna materiału nie jest ważna, ale wytrzymałość i waga odgrywają dużą rolę. Szyja łączy naczynia wewnętrzne i zewnętrzne. W dewarach o pojemności do 50 litrów naczynie wewnętrzne jest przymocowane tylko do szyi i podlega dużemu obciążeniu fizycznemu. Ma również wysokie wymagania dotyczące przewodności cieplnej. Te. szyja powinna być mocna, ale cienka. W zwykłych naczyniach szyjka wykonana jest ze stali nierdzewnej. W wysokiej jakości kolbach Dewara szyjka wykonana jest z wytrzymałego, wzmocnionego tworzywa sztucznego. Rodzi to problem próżnioszczelnego mocowania metalu i tworzywa sztucznego. Na zewnątrz naczynie wewnętrzne pokryte jest adsorbentem, który po ochłodzeniu pochłania resztkowe gazy z wnęki próżniowej. Aby ograniczyć straty ciepła, naczynie wewnętrzne pokryto dodatkową izolacją termiczną. Aby zmniejszyć konwekcyjne przenoszenie ciepła, do pokrywy Dewara przymocowany jest cylinder z pianki, który nie zamyka szczelnie szyi. Wnękę próżniową pompuje się do ciśnienia 10 -2 Pa. Zrezygnowano z srebrzenia powierzchni wewnętrznych i zastąpiono je polerowaniem.
Nowoczesne zbiorniki Dewara charakteryzują się niskimi stratami na skutek parowania: od 1,5% dziennie w przypadku dużych pojemników do 5% dziennie w przypadku małych objętości.
Hel Dewarsa
Schemat naczynia Dewara na hel
1 - szyjka do napełniania azotem;
2 - głowica z okuciami;
3 - szyjka pojemnika z helem;
4 - pojemnik na ciekły azot;
5 - ekrany termiczne;
6 - pojemnik na ciekły hel;
7 - izolacja termiczna;
8 - adsorbent
Spinki do mankietów
- Dane techniczne, magazynowanie azotu w Dewarze
Fundacja Wikimedia. 2010 .
Zobacz, jakie „statki Dewara” znajdują się w innych słownikach:
- (nazwane na cześć J. Dewara) naczynia o podwójnych ściankach, pomiędzy którymi wytwarza się podciśnienie [nie mniejsze niż 1,33 mN/m2 (10 5 mm Hg)], co zapewnia wysoką izolację termiczną substancji znajdującej się wewnątrz naczynia. Przenikanie ciepła w D. z. prawie się dzieje...
Naczynie Dewara- Naczynia Dewara: a, b szklane; w metal dla gazów ciekłych (azot i hel). NACZYNIE DEWARA, kolba o podwójnych ściankach posrebrzana od wewnątrz, z przestrzeni pomiędzy którymi wypompowywane jest powietrze. Przewodność cieplna rozrzedzonego gazu między ściankami ... ... Ilustrowany słownik encyklopedyczny
Kolba o podwójnych ściankach posrebrzana od wewnątrz, z przestrzeni pomiędzy którą wypompowywane jest powietrze. Przewodność cieplna rozrzedzonego gazu pomiędzy ściankami jest tak mała, że temperatura substancji umieszczonych w naczyniu Dewara pozostaje stała przez długi czas... słownik encyklopedyczny
Naczynie o podwójnych ściankach, pomiędzy którymi wytwarza się podciśnienie o wartości co najmniej 1,33 mN/m² (10–5 mm Hg), co zapewnia wysoką izolację termiczną objętości wewnętrznej naczynia. Zaproponowany przez angielskiego fizyka J. Dewara w 1898 roku. Najprostszy statek Dewara... ... Encyklopedia technologii
Kolba o podwójnych ściankach posrebrzana od wewnątrz, z przestrzeni pomiędzy którą wypompowywane jest powietrze. Przewodność cieplna rozrzedzonego gazu pomiędzy ściankami jest tak mała, że temperatura substancji umieszczonych w naczyniu Dewara pozostaje stała przez długi czas... Wielki słownik encyklopedyczny
- [w imieniu Anglików. fizyk i chemik J. Dewar (J. Dewar; 1842 1923)] naczynie o podwójnych ściankach, pomiędzy nimi powstaje próżnia, która zapewnia wysoką izolację termiczną w naczyniu wewnątrz naczynia. Małe D. z. wykonane ze szkła, naczynia ... ... Duży encyklopedyczny słownik politechniczny
Na ciekły tlen Naczynie Dewara to naczynie przeznaczone do długotrwałego przechowywania substancji w wysokich lub niskich temperaturach. Przed umieszczeniem w naczyniu Dewara substancję należy ogrzać lub schłodzić. Stała temperatura ... ... Wikipedia
NACZYNIE DEWAR- Specjalny zbiornik chłodniczy do zamrażania i przechowywania nasienia producentów w ciekłym azocie. Jest to pojemnik o podwójnych ściankach, wykonany ze stopów aluminium lub stali nierdzewnej. Pomiędzy ścianami umieszczona jest specjalna izolacja termiczna. Dla zwiększenia… Terminy i definicje stosowane w hodowli, genetyce i rozrodzie zwierząt gospodarskich
- (od Cryo... i greckiego określenia stojący, nieruchomy) Termostat, w którym jednostka robocza lub badany przedmiot jest utrzymywana w temperaturach poniżej 120 K (temperatury kriogeniczne) na skutek zewnętrznego źródła zimna. Zwykle jak... Wielka encyklopedia radziecka
Temperatury kriogeniczne, zwykle temperatury poniżej temperatury wrzenia ciekłego powietrza (około 80 K). Takie temperatury są zwykle liczone od temperatury zera absolutnego (patrz zero absolutne) (273,15 ° C lub 0 K) i wyrażane w stopniach Kelvina ... ... Wielka encyklopedia radziecka
Naczynie Dewara jest dziadkiem współczesnych termosów. Dziś nie ma już problemów z przechowywaniem potrzebnych produktów przez długi czas w określonej temperaturze. Powodem wynalezienia takiego naczynia było to, że fizycy nie mieli możliwości utrzymywania gazów w stanie ciekłym przez jakiś czas. Ciekły azot Dewara był dokładnie wynalazkiem, który skutecznie rozwiązał problem. I jak to zawsze bywa, znalezisko do pracy naukowej znalazło zastosowanie w życiu codziennym.
Fabuła
Tak zwany statek Dewara rozpoczął swoją historię w 1881 roku. Niemiecki naukowiec Adolf Ferdinand Weinhold opracował pierwszy pojemnik, który służył do przechowywania skroplonego gazu ziemnego.
Było to szklane pudełko z podwójnymi ściankami. Cechą konstrukcyjną było to, że powietrze było wypompowywane z przestrzeni międzyściennej. W takim naczyniu możliwe było magazynowanie ciekłego tlenu. Wynalazca nazwał naczynie „butelką Weinholda”.
W 1892 roku szkocki chemik i fizyk Sir James Dewar wprowadził pewne ulepszenia do projektu A. F. Weinholda. Szklane pudełko zmieniło kształt i stało się kolbą z wąską szyjką, co znacznie ograniczyło parowanie cieczy. Dodatkowo na zlecenie Dewara przestrzeń pomiędzy ścianami została posrebrzona. Po raz pierwszy uzyskano i magazynowano nie tylko wodór ciekły, ale także stały.
Pierwsza demonstracja odbyła się na wykładzie publicznym w styczniu 1893 r., a masową produkcję naczyń rozpoczęto w 1904 r. Firma Thermos GmbH (Niemcy) została założona do produkcji termosów i podjęła się wdrożenia wynalazku do celów komercyjnych.
Zasada działania
Jak działa naczynie Dewara? Urządzenie urządzenia uderza genialną prostotą: szklana lub metalowa kolba z podwójnymi ściankami, pomiędzy którymi wypompowywane jest powietrze. Taki system znacznie zmniejsza przewodność cieplną ścian.
Pozostała bardzo mała ilość cząsteczek powietrza przenosi temperaturę otoczenia do zawartości naczynia Dewara. Ta resztkowa przewodność cieplna powoduje stałe i stopniowe odparowywanie ciekłego gazu.
To z kolei prowadzi do wzrostu ciśnienia wewnątrz pojemnika. Aby uniknąć nieuchronnej eksplozji, urządzenie jest wyposażone w zawór bezpieczeństwa lub jest luźno zamknięte. Luźno zamknięty korek ma niewielki wpływ na parowanie ciekłego azotu. Przenikanie ciepła od dołu do góry jest powolne, a powierzchnia otworu w naczyniu jest znikoma.
W ten sposób gaz jest stopniowo usuwany. Straty materii są nieznaczne, przykładowo jeden kilogram ciekłego powietrza podczas przechowywania straci tylko 4 gramy w ciągu 10 dni.
Urządzenie takie pozwala na długotrwałe magazynowanie i transport gazu w stanie ciekłym, co jest bardzo istotne dla współczesnego przemysłu.
Modele
W wielu gałęziach przemysłu naczynie Dewara jest wykorzystywane do różnych celów. Istnieje kilka modeli:
- serie Х, ХТ, LD - aluminium, szyjka z włókna szklanego, stosowane do transportu i magazynowania ciekłego azotu i biomateriałów;
- seria SK, SDP - z szyjką z włókna szklanego, wykonaną z aluminium, służącą do transportu, magazynowania niewielkich ilości ciekłego azotu;
- Seria SDS - aluminiowe, wyloty z włókna szklanego służą do transportu i przechowywania biomateriałów;
- pionowy (pojemność 28-660 litrów) - wykonany ze stali nierdzewnej, przeznaczony do transportu i magazynowania podtlenku azotu, ciekłego azotu, dwutlenku węgla, argonu, tlenu;
- poziome - wykonane ze stali nierdzewnej, służące do magazynowania ciekłego azotu.
Ponadto opanowano produkcję ogromnych czołgów kolejowych i samochodowych. Istnieją również specjalnie wyposażone statki przewożące duże partie skroplonego gazu.
Aplikacja
Statek Dewara jest szeroko stosowany w nowoczesnych gałęziach przemysłu. Najczęściej urządzenie jest używane:
- w życiu codziennym - do długotrwałego przechowywania napojów, żywności (termosy);
- w przemyśle, laboratoriach - do konserwacji ciekłego azotu i innych cieczy krio;
- w weterynarii i medycynie – do przechowywania materiału biologicznego;
- w geofizyce - do pracy w gorących studniach (kryształy i elementy elektroniczne umieszczane są w naczyniu).
Cena
Obecnie na rynku dostępnych jest wiele różnych marek i odmian termosów. Drobne artykuły gospodarstwa domowego służą do jedzenia lub płynów (herbata, kawa). Cena, w zależności od objętości, materiału i marki producenta, może wynosić od 5 do 50 dolarów.
O rząd wielkości wyższy jest koszt tych statków, które są używane na skalę przemysłową i nazywane są statkami Dewara. Cena zależy od ilości i jakości wykonania. Dobre urządzenie o dużej pojemności może kosztować kilkaset dolarów:
- Model X-40SP (Zakłady Sprzętu Transportowego w Charkowie, Ukraina) – 650 dolarów;
- model L2050 (Cryo Diffusion, Francja) – 1050 dolarów;
- Model XT-3 (Taylor-Wharton, Słowacja) – 220 dolarów.
Cysterny drogowe lub kolejowe do transportu cieczy kriogenicznych kosztują dziesiątki tysięcy dolarów.