Vì sao phích nước nóng giữ được nhiệt?

Phích nước là một dụng cụ gia đình dùng để đựng nước sôi hoặc nước ấm.

Phích nước được phát minh bởi nhà vật lý học kiêm hóa học Sir James Dewar (1842-1923), nhà hóa học và vật lý học người Scotland, vào năm 1892 nhờ cải tiến từ thùng nhiệt lượng kế của Newton.

Rót một cốc nước sôi, để nó trong không khí, chẳng mấy chốc cốc nước đó liền nguội đi. Nhưng, nếu cho nước sôi vào trong phích nước nóng thì có thể duy trì nhiệt độ của nước sôi một thời gian khá dài.

Phích nước nóng giữ được nhiệt là do đặc trưng cấu tạo của ruột phích quyết định.

Phích nước nóng giữ được nhiệt là do đặc trưng cấu tạo của ruột phích quyết định. Ruột phích do hai lớp vỏ thuỷ tinh mỏng tạo thành, rút không khí giữa hai lớp vỏ đi và tráng một lớp thuỷ ngân mỏng lên một phía của ruột phích. Ruột phích có một cái miệng phích nhỏ hơn nhiều so với "thân mình" của nó. Trên miệng phích có thể đậy bằng cái nút gỗ mềm. Chính là nhờ có cấu tạo như vậy làm cho phích nước nóng thành cái phích giữ nhiệt "ruột gan nóng, vẻ ngoài lạnh".

Khi cho nước sôi vào phích xong, cấu tạo của ruột phích làm cho nhiệt lượng của nước không thể truyền đi bằng phương thức thông thường.

Một là đối lưu nhiệt bị cắt đứt. Không khí bị tăng nhiệt trong phích sẽ tìm mọi cách để thoát ra ngoài, còn không khí lạnh bên ngoài cũng tìm mọi kẽ hở để chui vào trong phích. Nhưng do cổ phích tương đối nhỏ, lại bị nút gỗ mềm đậy kín lại, vì vậy lối đi duy nhất của đối lưu nhiệt bị cắt đứt.
Hai là dẫn nhiệt bị cản trở. Tuy không khí dẫn nhiệt kém vật phẩm bằng kim loại, song nhiệt lượng trong ruột phích vẫn có thể thông qua vỏ thuỷ tinh ngoài mà truyền cho không khí ở ngoài phích. Song do ruột phích có hai lớp vỏ thuỷ tinh, ở giữa lại được rút thành chân không, cho nên không khí - vật môi giới dẫn nhiệt, trở nên hết sức thưa loãng, con đường dẫn nhiệt cũng bị cản trở.
Ba là bức xạ nhiệt bị ngăn chặn triệt để. Mùa đông, dưới ánh Mặt Trời, chúng ta sẽ cảm thấy đôi chút ấm áp. Đó chính là do bức xạ nhiệt của ánh sáng Mặt Trời gây nên. Vì ruột phích có tráng một lớp thuỷ ngân mỏng, nên bức xạ của nhiệt lượng bị lớp thuỷ ngân phản xạ mà phải chịu nằm lại trong ruột phích. Điều đó làm cho con đường của bức xạ nhiệt cũng bị ngăn chặn triệt để.

Trường hợp lí tưởng là, sau khi ruột phích cắt đứt ba loại phương thức truyền nhiệt, nước nóng trong phích có thể giữ nhiệt mãi mãi. Nhưng trong thực tế, hiệu quả cách nhiệt của phích nước nóng không hoàn thiện đến như vậy, cho nên sự giữ nhiệt của phích lúc nào cũng có một giới hạn về thời gian. Vượt quá giới hạn đó, phích sẽ không còn giữ được nhiệt nữa.