Dewar e il freddo

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I nostri thermos

Abbiamo studiato il problema

Il THERMOS è un contenitore che serve per mantenere cibi e bevande calde (o fredde), isolandole dall’ambiente esterno.

Abbiamo portato in classe dei contenitori termici ed abbiamo osservato le caratteristiche di ognuno ed in particolare i materiali di cui sono fatti,

borse termiche: superficie con grande spessore costituite da materiali in plastica morbidi (contenenti aria)

thermos per bevande ed alimenti: doppia superficie, spessa (contiene un’intercapedine?), quella visibile all’interno è lucida

vaschette per il gelato: in polistirolo

Abbiamo sperimentato:

  • la capacità di mantenere una bevanda calda o fresca di materiali diversi (lana, polistirolo, plastica a bolle, cotone…) esperimento
  • come l’assorbimento della radiazione termica dipende dal colore (scuro o chiaro) e dal tipo di superficie (lucida oppure opaca)

Esperimento sull'irraggiamento

Cosa serve:

tre lattine, una rivestita di cartoncino ricoperto d'alluminio (coperchio di contenitore da freezer), una di cartoncino nero ed una di cartoncino bianco (i tre cartoncini devono avere lo stesso spessore), tre lampade da tavolo con lampadine da almeno 60W, tre termometri, un righello

Procedimento:

1)Riempire le lattine con acqua di rubinetto
2)Avvicinare le lampade alle lattine in modo che la lampadina risulti in tutte alla stessa distanza
3)Controllare la temperatura dell'acqua nelle tre lattine ogni 5 minuti

Risultati:
Abbiamo utilizzato lampadine da 60W tenendole ad una distanza di 2 cm dalle lattine.
La temperatura iniziale dell'acqua è di 15°C in ogni lattina, dopo 5 minuti è salita a 16°C nella lattina con l'alluminio e nella lattina bianca, a 18°C nella lattina nera, dopo 10 minuti la temperatura è di 17°C nella lattina con l'alluminio, di 18°C nella lattina  bianca e di 20°C nella lattina nera.

Il meccanismo attraverso cui l'acqua si è riscaldata è diverso da quello studiato nell'esperienza precedente. Adesso l’avvolgimento delle lattine è fatto dello stesso materiale, il cartoncino, e quindi la conducibilità termica è la stessa nei tre casi. Va preso in considerazione un altro modo con il calore si trasmette, l’emissione (da parte della lampadina) e l’assorbimento (da parte del barattolo) di radiazioni, chiamato irraggiamento. La lattina con l’alluminio si è riscaldata di meno perché l’alluminio funziona da specchio e riflette le radiazioni provenienti dalla lampadina.
Al contrario la lattina nera opaca si è riscaldata di più perché il nero assorbe tutte le radiazioni.

Abbiamo concluso che:

1) Un thermos deve essere innanzi tutto poco ingombrante e non eccessivamente pesante, per questioni di praticità.
2) E’ bene sia formato da due contenitori, uno dentro l’altro, separati da materiali isolanti
3) E’ opportuno tener conto anche del colore della superficie ed eventualmente utilizzare fogli d’alluminio per renderla lucida.

Abbiamo progettato e costruiro alcuni thermos


THERMOS n.1 (Francesca Pietrobon, Marianna.Scarpis , Viola Ferraresi)

Cosa serve

:un contenitore in vetro, cartone, plastica a bolle, colla, scotch, forbici, compasso, carta stagnola.


Procedimento

1) Prendiamo il cartone e tracciamo su di esso una circonferenza ( N.B.: Deve essere più grande di quella del contenitore di pochi centimetri ) e ritagliamola.
2) Ora ritagliamo sempre sul cartone una grande striscia, alta poco più del contenitore e lunga abbastanza da girare intorno al cerchio preparato precedentemente. Adesso attacchiamo la striscia al cerchio, fissandola bene con la colla e lo scotch. Avremo così formato un ulteriore contenitore (figura 1)
3) Dentro ad esso infiliamoci l’altro contenitore. Fra i due contenitori ci deve essere un abbondante spazio dove infiliamo la quantità maggiore di strisce di plastica a bolle fino a che il contenitore interno rimane ben saldo.
4) Prendiamo ora il coperchio del contenitore e con la colla attacchiamoci ad alternanza e via via più grandi dei cerchi di cartone e di plastica a bolle. Avremo così realizzato un grande coperchio che servirà da tappo (figura 2)
5) Adesso prendiamo la carta stagnola e rivestiamo completamente il contenitore esterno (i raggi del sole verranno così riflessi) (figura 3)

THERMOS n.2  (Francesca Benci, M.Chiletti, Chiara De March)

Cosa serve

barattolo d’orzo, barattolo in vetro, polistirolo, foglio d’alluminio, plastica a bolle, nastro biadesivo, scotch

Procedimento

1) Abbiamo preso un foglio di polistirolo, vi abbiamo tracciato un cerchio, con la circonferenza uguale alla base del barattolo, poi lo abbiamo attaccato al  fondo  del recipiente .
2) Sulla parte esterna del coperchio del barattolo dell’orzo, abbiamo messo uno strato di polistirolo.
3) Abbiamo ricoperto il tutto con un foglio d’alluminio.
4) All’interno del barattolo d’orzo abbiamo inserito il recipiente di vetro ricoperto di plastica a bolle e lo abbiamo attaccato al fondo con del nastro biadesivo.
5) Abbiamo inserito del polistirolo spezzettato nello spazio che restava fra i due barattoli .
6) Infine, per chiudere il thermos, abbiamo applicato delle strisce di scotch di carta.

THERMOS n. 3  (Tommaso.Patrignani)

Cosa serve

una borraccia di plastica morbida, pezzi di tessuto di lana, carta da tabulati, carta stagnola, scotch

Procedimento

Presa una borraccia cilindrica di plastica, ho costruito un cilindro con più strati sovrapposti di carta, il cui diametro misurasse circa 1,5 cm in più di quello della borraccia. La sua altezza inoltre era superiore di 10 cm rispetto a quella della borraccia, tanto che, sia sopra che sotto, avanzasse carta da avvolgere la borraccia per chiuderla in alto e in basso. 

Abbiamo testato l’efficacia dei nostri thermos

Thermos n. 1 temperatura iniziale: 91°C temperatura dopo 1h e 20’: 69°C
Thermos n. 2 temperatura iniziale: 91°C temperatura dopo 1h e 20’: 65°C
Thermos n. 3 temperatura iniziale: 87°C temperatura dopo 1h e 20’: 73°C
Thermos n. 4 (M. Zambon) temperatura iniziale: 90°C temperatura dopo 1h e 20’: 66°C
Thermos n. 5 (G. Del cappellano) temperatura iniziale: 90°C temperatura dopo 1h e 20’: 54°C

I risultati dei tre thermos non sono confrontabili tra loro, perché la quantità d’acqua contenuta in ciascuno è diversa; ci siamo accorti che i thermos più grandi (riempiti con più acqua) mantengono meglio il caldo di quelli piccoli.
Tutti comunque sono risultati molto efficaci rispetti ad un semplice vaso in vetro.
Lo spessore dell’intercapedine è molto importante (dove è molto grande l’isolamento risulta migliore)