杜瓦瓶原理简析
简介：杜瓦瓶（Dewars）（也叫保温瓶）是储藏液态气体，低温研究和晶体元件保护的一种较理想容器和工具。

现代的杜瓦瓶是苏格兰物理学家和化学家詹姆斯-杜瓦爵士发明的。

1892年，杜瓦吩咐伯格将玻璃吹制一个特殊的玻璃瓶。

这是一个双层玻璃容器，两层玻璃胆壁都涂满银，然后把两层壁间的空气抽掉，形成真空。

起初，这种杜瓦瓶仅在实验室、医院和探险队中使用，以后在野餐或乘火车时也使用起来。

本文简单介绍杜瓦瓶的大体原理。

关键字：热传导，，热对流，热辐射，平均自由程，平均热动能。

原理：热的传递有三种方式：热传导，热对流，热辐射。

首先要知道什么是热传导现象，热传导现象就是：当气体内温度不均匀时，就会有热量从温度较高处传递到温度较低处。

杜瓦瓶构造是具有双层薄壁的玻璃容器。

假设杜瓦瓶的双层玻璃薄壁之间的间距为l,内外薄壁的温度分别为a和b 。

当两薄壁之间气体压强很低时，这时两壁之间的间距l小于等于分子的平均自由程m(平均自由程就是分子之间在连续两次碰撞之间所通过的自由路程的平均值)，因为空气被抽出，导致薄壁间压强低，分子数很少，每个分子连续被碰撞两次需要通过很长的距离m，这个距离比l大。

而任一分子与内壁相碰就获得温度a所对应的平均热动能e1,然后这个分子将无碰撞的跑到外壁和外壁碰撞，能量变为外壁温度b所对应的平均热动能e2。

这样，不断降低稠州空气，降低压强，分子的几乎可以认为独立无干扰无碰撞的往返于两壁之间进行着能量的传递。

这种能量的传导体现为分子自身平均热动能的变化（在e1和e2之间变化）。

由于单位体积的分子数也就是参与碰撞运送能量的分子数减少，热传导速率降低，所以导热性减弱，两瓶壁间隙抽成真空以削弱热对流，于是达到了保温的效果。

保温这种效果也是双向的，即使瓶内高温物质能量流失减慢，也使低温物质不收外界环境的影响；同时也不让外界受瓶内空间的影响。

同时，材料也是一大关键，最普通的采用玻璃为主材料，所有表面材料均采用全镀光亮银或者铝的方式，中间为双层玻璃瓶胆，两层之间抽成真空状态，也镀上银或铝，真空状态可以避免热对流和传导散热，玻璃本身也是热的不良导体，镀银的玻璃则可以将容器内部向外辐射的热能反
射回去。

反过来，如果瓶内储存冷液体，这种瓶又可以防止外面的热能辐射到瓶内。

杜瓦瓶巧妙地削弱的三个热的传递方式热传导，热对流，热辐射，达到了良好的保温存放效果。

盛在瓶里的液体，温度不易发生变化。

后来，伯格用镍制造外壳，保护易碎的玻璃瓶胆。

随着时代的发展，越来越多的领域都需要杜瓦瓶的保存功能，比如生物科学工程，人体医学及动物医学，化学工业，和人类基因学等方面。

杜瓦瓶是科学研究和日常生活所不可缺少的。

(小型的杜瓦瓶)
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