小小的暖水瓶是怎样保温的？其原理利用了多种传热手段
暖水瓶是我们生活中很常见的东西。从大的暖壶到小的暖水杯，它们为我们的生活提供了方便。我们可以用它泡咖啡，沏茶水，泡泡面，早晨起来洗脸。它还是男生告诉女生多喝热水的重要工具。在寒冷的冬天打开盖子，看着瓶口冒出的蒸汽是多么幸福的事情！那么读者朋友们是否知道为什么暖水瓶有那么强大的保温效果？好的暖水瓶为什么在一天一夜后里面的水还会烫人？暖水瓶可以用来储存冰块么？下面我就为大家详细介绍一下暖水瓶保温的秘密。
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。科学就是这样，他可以让我们的生活更加方便。你的支持就是我们创作动力！如果喜欢我们的文章，不要忘记订阅