ポットに入れたお湯や水はどうして温度が変わらないの?熱伝導・熱放射とは

みなさん、お湯や冷たい水を魔法瓶に入れますね。温度はどうなるでしょうか。解説します。

●ポットや魔法瓶に熱いお湯を入れると、ふつうの容器と違ってなかなか冷めません。しばらくは熱い温度が保てます。しかし、まったく温度が変わらないというわけではありません。
ポットにお湯を入れて、2、3日置いておくと、中に入れたお湯は、お湯ではなくすっかり水になってしまいます。つまりポットに入れても、少しずつ温度は下がっているのです。
それでも、ポットに入れると冷めにくいのは確かです。ポットの中を覗いてみると、内側は銀色に輝いています。これは、ポットの中にあるガラスに銀のメッキがしてあって、それが熱を逃がさないような働きをしているのです。


また、ポットには、ステンレスポットというのがあります。これは、中に入っているビンが、2重になっています。そして、内側の入れ物と外側の入れ物の間の空気をぬいて、真空にしてあるのです。この真空が、熱を逃がさない役目をしているのです。
熱は普通外に逃げていく性質を持っています。ところが、ポットは中をちょっと工夫して、熱を中に閉じ込めておくようにしてあるのです。そのため、ポットの中のものはなかなか温度が下がらないのです。

●魔法瓶(Thermos、Vacuum Flask)とは、食卓用の液体つぎのうち保温機能を有するものである。
魔法瓶は二重構造になっており、内層と外層との間の空間が真空になっている。物体と物体が接触している部分から熱が逃げるため、容器を二重構造にし、その間を真空にすることで熱の移動を遮断する。

●概要
保温性の高い容器の構造になっており中に入れたものを長時間にわたり保温できる。保温用熱源を付加しているものもある。水筒やポット、鍋などの形状で、主にスープやお茶などの食品、飲料を保温するのに用いられる。
持ち運び用の水筒型と据え置き用のポット型がある。前者は耐衝撃性能を向上させたアウトドア用品、後者は湯沸かし機能を付けた電気ポットがある。また魔法瓶の構造をマグカップに応用して、冷めにくくした製品もある。
持ち運びできる水筒は温かいお茶やスープ、氷水などを入れて行楽に用いる。これを応用して、ご飯を暖かいままにできる弁当容器も作られている。湯と生卵を魔法瓶にいれておくことで温泉卵を作ったり、小豆などの豆類と湯を入れることでふやかして下ごしらえしたりすることもできる。この使い方がもととなり、保温調理鍋が生まれた。
バキュームフラスク(Vacuum flask、真空フラスコ)または、サーモス 又はテルモス (Thermos)と呼ばれる。水筒型は、バキュームボトル(Vacuum bottle、真空瓶)、水注型は、バキュームジャグ(Vacuum jug、真空ジャグ)と呼ばれる。

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●構造・原理
魔法瓶は二重構造になっており、内層と外層との間の空間が真空になっている。ガラス製の場合、真空側の面はメッキが施されており鏡面になっている。
容器の中に入れたものの温度が変化するのは、熱伝導によって内容物の熱が触れている容器の内壁に移動し、そこから容器の外壁を通して容器の外に逃げるからである。また熱放射により熱が電磁波として容器に吸収されたり、外へ逃げてしまうことも原因である。この2点を防ぐために、工夫が凝らされたものが魔法瓶である。
真空技術に関しては同じく真空が重要となる白熱電球の製造と共通する点があり、初期の魔法瓶開発には電球の技術者が携わっていた。
熱伝導を防ぐ
物体と物体が接触している部分から熱が逃げるため、容器を二重構造にし、その間を真空にすることで熱の移動を遮断する。ただし容器を二重にしても外層によって内層は支えられているため接点が存在し、完全に熱伝導を防ぐことはできない。また、完全な真空状態を人為的に作り出すことはできず、一般に言われる真空とは「極めて低圧の状態」である。そのため、完全な熱伝導の遮断は非常に難しい。


熱放射を防ぐ
内容物のエネルギーが電磁波の形をとった放射として逃げるのを防ぐため、鏡面による反射を利用している。これによって、放射された電磁波を内容物に戻し外へ出さなくすることができる。ただし完全な鏡面は存在せず、実際には9割程度の反射率なので、残りは主に内層に吸収されてしまう。そのため完全な熱放射を防ぐことはできない。
据え置き型のポットなど容量の大きい物は特に水中のカルシウム分が沈積しやすいので、定期的に落とす必要がある。物理的にこすって落とそうとするとガラスまで傷つけて破損しやすくなるので、クエン酸などを主成分とする洗浄剤や酢酸を使って落とす方が良い。

みなさん、どうでしたか、おもしろいですね。こういうポットは生活の中で数多く使われています。

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