Em 1879, o físico alemão A. Weinhold ficou intrigado com um problema puramente científico: como armazenar hidrogénio líquido ou mesmo sólido em laboratórios com um ponto de fusão de até -259,2 °C. Era necessário um recipiente que mantivesse uma temperatura tão baixa mesmo em uma sala quente. Uma solução foi encontrada. O cientista teve a ideia de conectar dois recipientes de vidro de paredes finas, colocar um dentro do outro, soldar hermeticamente os gargalos e bombear o ar do espaço entre eles. Assim, o vácuo manteve a temperatura do recipiente interno, não permitindo que ele aquecesse ou esfriasse (o mesmo princípio se aplica ao recipiente convencional). vidros de janela). Sendo também um soprador de vidro experiente, o físico descreveu facilmente o resultado em detalhes em seu livro “Experiências de Demonstração em Física”, chamando modestamente a invenção de “garrafa de Weinhold”. Alguns anos depois, seu colega escocês James Dewar melhorou o produto prateando as paredes internas do recipiente para melhor preservar a temperatura. E a “garrafa” vira um “frasco Dewar”.
Mas as melhorias não pararam por aí. Alemão O soprador de vidro Burger, que há muito tempo produz frascos para laboratórios, observou que o frasco Dewar pode ser útil não só na ciência, mas também na vida cotidiana.
Em 1903, Burger modificou ligeiramente o recipiente a vácuo do Scotsman, colocando o frágil vidro em uma concha de metal, dotando-o de uma tampa de copo funcional, e o primeiro dos três desenvolvedores pensou em patentear a invenção. Logo foi anunciado um concurso para o melhor nome para Novos itens. Os alemães propuseram ativamente vários nomes complexos para o navio. Porém, o vencedor foi um morador de Munique, que se lembrou da palavra grega therme (quente). Então, um recipiente térmico, assim como a empresa que o produziu encontrei seu nome. Em 1904, a empresa alemã THERMOS GMBH iniciou a produção em série de recipientes Dewar, a partir desse momento denominados apenas como garrafas térmicas.
Naturalmente, o criador da garrafa térmica, James Dewar, tentou comprovar os direitos da invenção, que naquela época já gerava grandes receitas. Infelizmente, o cientista nunca conseguiu justiça; Reinhold Burger permaneceu o único desenvolvedor mencionado na patente.
Mais de cem anos se passaram desde então. Agora você pode escolher uma garrafa térmica de qualquer capacidade e cor, em caixa de metal, plástico e até vidro. E, por exemplo, nos tempos soviéticos, quase em cada família havia uma grande garrafa térmica de lata, vermelha ou azul, decorado com flores ou uma imagem do sol nascente. Brilhante e brilhante, na cozinha soviética era mantido à vista como uma peça de mobiliário. As garrafas térmicas alemãs não chegaram à União, mas foi fácil comprar uma equivalente chinesa. A maioria das garrafas térmicas trazidas para o país foram produzidas na fábrica Beijing Olen. Na verdade, os nomes de empresas estrangeiras geralmente são transcritos em vez de traduzidos, mas “Olen” decidiu deixar os seus próprios nas sombras chinês nome, entrando no mercado ocidental como Bejiing Deer (veado de Pequim). Assim, um chinês de lata com nome alemão entrou em nossas vidas.
Em geral, o design da garrafa térmica não mudou desde aquela época, com exceção de um detalhe pequeno, mas muito importante - a rolha. Ela, ao contrário da tampa superior do copo, não foi rosqueada. O fato é que o recipiente interno da garrafa térmica chinesa era de vidro e não tinha fio. Assim, utilizava-se apenas uma tampa de encaixe, geralmente de madeira. Naturalmente, tal navio não poderia ser virado, o que nem sempre é possível na natureza ou em viagens longas.
Agora existe uma grande variedade de marcas e variedades de garrafas térmicas: para alimentos, bebidas, canecas térmicas. Numa palavra, o progresso não pára. Porém, para muitos não é apenas um objeto, mas uma calorosa lembrança de acontecimentos agradáveis: uma viagem à natureza com amigos, uma longa viagem ou um passeio de inverno.
Vídeo O que é uma garrafa térmica?
James Dewar (1842-1923) foi um físico e químico escocês que viveu em Londres. Ao longo de sua vida, conseguiu ganhar muitos prêmios e medalhas, fazer um número incrível de descobertas, muitas das quais desempenharam um papel importante no desenvolvimento das ciências exatas. Entre suas realizações na física, destaca-se sua contribuição ao estudo da conservação da temperatura por meio de um dispositivo que ele criou chamado “frasco de Dewar”. Esta unidade foi projetada para armazenar diversas substâncias em temperaturas elevadas ou baixas.
História da criação
O frasco Dewar é uma versão modernizada de um dispositivo desenvolvido pelo cientista alemão Weinhold. No entanto, tem diferenças significativas. A invenção de Weinhold assumiu a forma de uma caixa de vidro com paredes duplas, e Dewar modificou significativamente esse design. Por analogia com a caixa, seu aparelho também tinha parede dupla, foi criado um vácuo entre as paredes desse aparelho, e elas foram prateadas, e para diminuir a evaporação do líquido, o gargalo do aparelho foi estreitado.
Aplicativo
Hoje, a produção de embarcações Dewar atingiu escala industrial, uma vez que são utilizadas em todos os lugares, não só em diversas indústrias, mas também na vida cotidiana. Poucas pessoas sabem que uma garrafa térmica também é um frasco Dewar. Quanto à indústria, os recipientes Dewar são mais frequentemente usados aqui para outros criofluidos. Este dispositivo também é frequentemente usado em medicina veterinária e na medicina para armazenar vários materiais biológicos.
Como diferentes tipos de recipientes têm finalidades diferentes, eles são utilizados de diferentes maneiras, embora em todos os casos, antes de colocar o conteúdo no recipiente, seja necessário levá-lo à temperatura adequada, ou seja, aquecer ou esfriar. A temperatura da substância que está dentro do dispositivo é mantida devido a dois fatores: o isolamento térmico e os processos que ocorrem com ele.
Garrafa térmica
O tipo mais famoso e popular de recipiente Dewar é a garrafa térmica. No início do século 20, Reynold Burger modificou ligeiramente este dispositivo para torná-lo adequado para uso doméstico. O frasco de vidro foi colocado em uma caixa de metal, tornando-o mais seguro e durável, e o tampão instalado no frasco Dewar foi substituído por rolha e tampa.
Inicialmente, o inventor esperava que tal dispositivo fosse usado para armazenar alimentos, mas com isso a garrafa térmica se popularizou justamente por poder manter a temperatura das bebidas por muito tempo. O aniversário da garrafa térmica pode ser considerado 30 de setembro de 1903, pois foi neste dia que Burger recebeu a patente de sua invenção e iniciou a produção.
A história não termina aí. Dewar, que soube que uma versão atualizada de seu dispositivo foi um sucesso comercial e ajudou Burger a ganhar um dinheiro decente, entrou com uma ação judicial. Mas como o seu dispositivo não foi patenteado, o tribunal não satisfez as suas reivindicações.
O frasco Dewar, inventado por um cientista escocês, ganhou grande popularidade quase imediatamente após seu nascimento e não a perdeu até hoje. É amplamente utilizado tanto na indústria quanto na vida cotidiana, o que o torna um dos mais importantes
A HVM, uma empresa italiana com sede em Livorno, desenvolve e produz uma ampla gama de recipientes criogênicos Dewar com diferentes pressões operacionais, diferentes sistemas de remoção de gases e líquidos, controles verticais e horizontais, paletizados, etc., há mais de 20 anos. Os produtos da empresa são utilizados para armazenamento e transporte de gases em baixas temperaturas. Áreas de uso:
- industrial
- científico
- comida
- piscicultura
- criobiologia
- pecuária
- controle de pragas
Além disso, a empresa desenvolveu unidades de oxigenoterapia (estacionárias “OXY-BLU” e compactas “OXY-LIGHT”).
Todos os produtos atendem aos requisitos europeus ADR e TPED (Diretiva 2010/35/UE). O Westmedgroup é o fornecedor oficial de recipientes criogênicos para o mercado russo de equipamentos médicos.
Um frasco Dewar é um recipiente projetado para armazenamento a longo prazo de substâncias em altas ou baixas temperaturas. Uma temperatura constante é mantida por métodos passivos, devido a um bom isolamento térmico e/ou processos na substância armazenada (por exemplo, fervura). Esta é a principal diferença entre um recipiente Dewar e termostatos e criostatos.
O primeiro recipiente para armazenamento de gases liquefeitos foi desenvolvido em 1881 pelo físico alemão A.F. Weinhold. Era uma caixa de vidro com paredes duplas com ar bombeado para fora do espaço entre as paredes e foi usada pelos físicos K. Olshevsky e S. Vrublevsky para armazenar oxigênio líquido.
O físico escocês Sir James Dewar melhorou a caixa de vidro Weinhold em 1892, transformando-a em um frasco de parede dupla com gargalo estreito para reduzir a evaporação do líquido. O espaço entre as paredes é prateado e o ar é evacuado dele. Dewar suspendeu toda essa frágil estrutura em molas em uma caixa de metal. Graças ao seu desenvolvimento, Dewar foi o primeiro a obter e armazenar hidrogênio líquido (1898) e até sólido (1899).
Os primeiros frascos Dewar para uso comercial foram produzidos em 1904, quando o fabricante alemão de frascos térmicos Thermos GmbH foi fundado. Em laboratórios e na indústria, um frasco Dewar é usado para armazenar criofluidos, na maioria das vezes nitrogênio líquido.
Na medicina e na medicina veterinária, recipientes especiais Dewar são usados para armazenamento a longo prazo de materiais biológicos em baixas temperaturas.
Na geofísica, componentes eletrônicos e cristais são colocados em vasos Dewar quando se trabalha em poços quentes (a partir de 400K).
Os criostatos variam
pelo tipo de refrigerante utilizado (nitrogênio, hélio, hidrogênio, etc.);
pelo material de que são feitos (vidro, metal, plástico);
para a finalidade a que se destina (para engenharia de rádio, pesquisa óptica, médica e outras, para ímãs supercondutores, receptores de radiação, etc.).
A vantagem de usar tanques criogênicos verticais é a economia de espaço em comparação aos tanques criogênicos horizontais. Porém, os tanques verticais requerem o desenvolvimento de um projeto para sua instalação e registro na Rostechnadzor, ao contrário dos tanques criogênicos de transporte.
Fragmento de um pedido de patente
Os físicos Karol Olszewski e Zygmunt Wroblewski usaram uma caixa de vidro de parede dupla com ar bombeado do espaço entre as paredes para armazenar gases liquefeitos. Este contêiner foi desenvolvido pelo físico alemão Adolf Ferdinand Weinhold.
Dispositivo
O frasco Dewar original era um frasco de vidro com paredes duplas, entre as quais o ar era bombeado. Para reduzir a perda de radiação, ambas as superfícies internas do frasco foram revestidas com uma camada reflexiva. Dewar usou prata como revestimento reflexivo. Um design semelhante é usado em garrafas térmicas domésticas modernas e baratas.
Projetos modernos
Os navios Dewar modernos são estruturalmente projetados de maneira um pouco diferente. Os recipientes internos e externos são feitos de alumínio ou aço inoxidável. A condutividade térmica do material não é importante, mas a resistência e o peso desempenham um papel importante. O pescoço conecta os vasos internos e externos. Nos Dewars com volume de até 50 litros, o recipiente interno fica preso apenas ao pescoço e sofre grande estresse físico. Ele também possui requisitos de alta condutividade térmica. Aqueles. O pescoço deve ser forte, mas fino. Em recipientes comuns, o gargalo é feito de aço inoxidável. Em frascos Dewar de alta qualidade, o gargalo é feito de plástico reforçado durável. Isto levanta o problema da fixação estanque ao vácuo de metal e plástico. A parte externa do recipiente interno é coberta por um adsorvente que, quando resfriado, absorve os gases residuais da cavidade de vácuo. Para reduzir a perda de calor, o recipiente interno é coberto com isolamento térmico adicional. Para reduzir a transferência de calor por convecção, um cilindro de espuma é preso à tampa do Dewar, que não veda bem o gargalo. A cavidade de vácuo é evacuada a uma pressão de 10 -2 Pa. O prateamento das superfícies internas foi abandonado e substituído pelo polimento.
Os navios Dewar modernos apresentam baixas perdas por evaporação: de 1,5% ao dia para grandes contêineres a 5% ao dia para pequenos volumes.
Hélio Dewars
Diagrama de um frasco Dewar de hélio
1 - gargalo para enchimento de nitrogênio;
2 - cabeçote com ferragens;
3 - gargalo do recipiente de hélio;
4 - recipiente para nitrogênio líquido;
5 - escudos térmicos;
6 - recipiente para hélio líquido;
7 - isolamento térmico;
8 - adsorvente
Ligações
- Características técnicas, armazenamento de nitrogênio em navio Dewar
Fundação Wikimedia. 2010.
Veja o que são “navios Dewar” em outros dicionários:
- (em homenagem a J. Dewar) recipientes com paredes duplas, entre os quais é criado um vácuo [pelo menos 1,33 mn/m2 (10 5 mm Hg)], o que garante um elevado isolamento térmico da substância localizada no interior do recipiente. Transferência de calor em D. s. está praticamente acontecendo...
navio Dewar- Vasos Dewar: vidro a, b; nos metálicos para gases líquidos (nitrogênio e hélio). DEWAR VESSEL, frasco com paredes duplas folheadas a prata no interior, do espaço entre o qual o ar foi bombeado. Condutividade térmica do gás rarefeito entre as paredes... ... Dicionário Enciclopédico Ilustrado
Um frasco com paredes duplas prateadas por dentro, com ar bombeado para fora do espaço entre elas. A condutividade térmica do gás rarefeito entre as paredes é tão pequena que a temperatura das substâncias colocadas no frasco Dewar permanece constante por muito tempo... dicionário enciclopédico
Recipiente com paredes duplas, entre as quais é criado um vácuo de pelo menos 1,33 mN/mI (10–5 mm Hg), o que garante alto isolamento térmico do volume interno do recipiente. Proposto pelo físico inglês J. Dewar em 1898. O navio Dewar mais simples... ... Enciclopédia de tecnologia
Um frasco com paredes duplas prateadas por dentro, com ar bombeado para fora do espaço entre elas. A condutividade térmica do gás rarefeito entre as paredes é tão pequena que a temperatura das substâncias colocadas no frasco Dewar permanece constante por muito tempo... Grande Dicionário Enciclopédico
- [em nome do inglês. físico e químico J. Dewar (1842 1923)] uma embarcação com paredes duplas, entre as quais é criado um vácuo, que proporciona alto isolamento térmico na água localizada no interior da embarcação. Pequeno D.s. feitos de vidro, vasos... ... Grande Dicionário Enciclopédico Politécnico
Para oxigênio líquido, o frasco Dewar é um recipiente projetado para armazenamento de longo prazo de substâncias em altas ou baixas temperaturas. A substância deve ser aquecida ou resfriada antes de ser colocada em um frasco Dewar. Temperatura constante... ... Wikipédia
NAVIO DEWAR- Um recipiente de refrigeração especial para congelar e armazenar espermatozóides em nitrogênio líquido. É um recipiente de parede dupla feito de liga de alumínio ou aço inoxidável. Isolamento térmico especial é colocado entre as paredes. Para aumentar… Termos e definições utilizados em melhoramento, genética e reprodução de animais de produção
- (de Cryo... e estados gregos em pé, imóvel) Um termostato no qual a unidade de trabalho ou o objeto em estudo é mantido a temperaturas inferiores a 120 K (temperaturas criogênicas) devido a uma fonte externa de frio. Geralmente como... Grande Enciclopédia Soviética
Temperaturas criogênicas, normalmente temperaturas abaixo do ponto de ebulição do ar líquido (cerca de 80 K). Tais temperaturas são geralmente contadas a partir do zero absoluto (ver zero absoluto) (273,15 °C, ou 0 K) e expressas em Kelvins... ... Grande Enciclopédia Soviética
O frasco Dewar é o avô das garrafas térmicas modernas. Hoje não há problemas em conservar os produtos necessários por muito tempo a uma determinada temperatura. A razão para a invenção de tal embarcação foi que os físicos não tiveram a oportunidade de preservar gases em estado líquido por algum tempo. O frasco Dewar para nitrogênio líquido foi precisamente a invenção que resolveu o problema com sucesso. E, como sempre acontece, um achado para o trabalho científico encontrou aplicação na vida cotidiana.
História
O chamado frasco Dewar remonta a 1881. O cientista alemão Adolf Ferdinand Weinhold desenvolveu o primeiro recipiente usado para armazenar gás liquefeito.
Era uma caixa de vidro com paredes duplas. Uma característica especial do projeto era que o ar era bombeado para fora do espaço entre as paredes. O oxigênio líquido poderia ser armazenado em tal recipiente. O inventor chamou o recipiente de “garrafa Weinhold”.
Em 1892, o químico e físico escocês Sir James Dewar fez algumas melhorias no projeto de A. F. Weinhold. A caixa de vidro mudou de formato e passou a ser um frasco de gargalo estreito, o que reduziu significativamente a evaporação do líquido. Além disso, de acordo com as instruções de Dewar, o espaço intersticial foi prateado. Pela primeira vez, não apenas hidrogênio líquido, mas também sólido foi obtido e armazenado.
A primeira demonstração ocorreu numa palestra pública em janeiro de 1893, e a produção em massa das embarcações começou em 1904. A Thermos GmbH (Alemanha) foi fundada para a fabricação de garrafas térmicas e assumiu a implementação da invenção para fins comerciais.
Princípio de funcionamento
Como funciona um frasco Dewar? O design do dispositivo impressiona pela sua simplicidade engenhosa: um frasco de vidro ou metal com paredes duplas, entre as quais o ar é evacuado. Este sistema reduz significativamente a condutividade térmica das paredes.
A pequena quantidade restante de moléculas de ar transfere a temperatura ambiente para o conteúdo do frasco Dewar. Esta condutividade térmica residual provoca uma evaporação constante e gradual do gás líquido.
Isto, por sua vez, leva a um aumento da pressão dentro do recipiente. Para evitar uma explosão inevitável, o dispositivo está equipado com uma válvula de segurança ou não está bem fechado. Um tampão mal fechado tem pouco efeito na evaporação do nitrogênio líquido. A transferência de calor de baixo para cima ocorre lentamente e a área do furo no recipiente é insignificante.
Assim, o gás é liberado gradativamente. A perda da substância é insignificante, por exemplo, um quilograma de ar líquido perderá apenas 4 gramas durante 10 dias de armazenamento.
Este dispositivo permite armazenar e transportar gás em estado líquido por muito tempo, o que é muito importante para a indústria moderna.
Modelos
Em muitas indústrias, os frascos Dewar são usados para diversos fins. Existem vários modelos:
- séries X, XT, LD - pescoço de alumínio, fibra de vidro, utilizado para transporte e armazenamento de nitrogênio líquido e biomateriais;
- série SK, SDP - com gargalo de fibra de vidro, feito de alumínio, utilizado para transporte e armazenamento de pequenas quantidades de nitrogênio líquido;
- Série SDS - pescoço de alumínio e fibra de vidro utilizado para transporte e armazenamento de biomateriais;
- vertical (volume 28-660 litros) - fabricado em aço inoxidável, utilizado para transporte e armazenamento de óxido nitroso, nitrogênio líquido, dióxido de carbono, argônio, oxigênio;
- horizontal - fabricado em aço inoxidável, utilizado para armazenamento de nitrogênio líquido.
Além disso, a produção de enormes tanques ferroviários e rodoviários foi dominada. Existem também navios especialmente equipados que transportam grandes quantidades de gás liquefeito.
Aplicativo
Os frascos Dewar são amplamente utilizados nas indústrias modernas. Na maioria das vezes o dispositivo é usado:
- na vida cotidiana - para armazenamento a longo prazo de bebidas, alimentos (garrafas térmicas);
- na indústria, laboratórios - para preservação de nitrogênio líquido e outros criofluidos;
- em medicina veterinária e medicina - para armazenamento de material biológico;
- em geofísica - para trabalhos em poços quentes (cristais e componentes eletrônicos são colocados em um recipiente).
Preço
Atualmente, o mercado oferece uma grande variedade de marcas e tipos de garrafas térmicas. Pequenos produtos domésticos são utilizados para alimentos ou líquidos (chá, café). O preço, dependendo do volume, material e marca do fabricante, pode variar de US$ 5 a US$ 50.
O custo das embarcações que são utilizadas em escala industrial e são chamadas de embarcações Dewar é uma ordem de grandeza maior. O preço é determinado pelo volume e qualidade da mão de obra. Um bom dispositivo de grande volume pode custar várias centenas de dólares:
- modelo X-40SP (Fábrica de Equipamentos de Transporte de Kharkov, Ucrânia) – US$ 650;
- modelo L2050 (Cryo Diffusion, França) - $ 1.050;
- modelo XT-3 (Taylor-Wharton, Eslováquia) - $ 220.
Tanques, rodoviários ou ferroviários, para transporte de líquidos criogênicos custam dezenas de milhares de dólares.