Fisika ilmiah

Sebelum kita dapat memahami seluk-beluknya, mari kita melihat lebih jauh pada termos untuk memiliki gagasan yang lebih jelas tentang benda ini. Termos adalah wadah yang mampu menjaga cairan baik panas maupun dingin, berkat desain berdinding ganda yang menampilkan ruang hampa udara.

Lebih dikenal secara resmi sebagai tabung hampa udara, penemuan ini telah ada sejak akhir abad ke-19, ketika peneliti Sir James Dewar menemukan penemuan itu dalam studinya tentang cryogenics.

Dewar menempatkan dua labu kuningan di dalam satu sama lain, dan bergabung dengan mereka di leher. Udara yang terperangkap di antara kedua termos dalam termos dapat dihilangkan atau dievakuasi, menciptakan ruang hampa udara di dalam ruang.

Tanpa udara untuk memfasilitasi perpindahan panas, cairan yang ditempatkan di labu dalam akan diisolasi dari kondisi luar, dan dengan demikian akan dapat mempertahankan suhu lebih efektif. Meskipun ini adalah versi termos yang belum sempurna, dan hanya menawarkan ruang hampa sebagian, itu adalah terobosan besar.

Pada dasarnya, ketika kita menaruh sup panas atau air dingin ke dalam termos, gelembung vakum yang mengelilingi labu dalam akan menjaga suhu stabil untuk jangka waktu yang lama.

Termos terbaik di pasaran mengklaim untuk menjaga barang-barang tetap dingin atau panas selama dua hari, dan hingga 10 hari jika cairannya beku. Sementara efisiensi termos telah meningkat selama bertahun-tahun, orang-orang masih mengklaim bahwa cairan mendingin sebelum dipanaskan, klaim yang berhubungan langsung dengan perpindahan panas.

Perpindahan panas dalam Termos

Energi diciptakan oleh gerakan vibrasi atom dan molekul, dan energi ini dapat ditransfer. Ketika transfer energi ini terjadi sebagai akibat dari perbedaan suhu, itu disebut energi panas. Karena temperatur berbeda, energi panas mengalir dari benda panas ke benda dingin.

Seperti disebutkan di atas, tabung hampa udara dapat mencegah atau meminimalkan perpindahan panas antara lingkungan luar dan cairan di dalam termos. Mengapa ini penting?

Karena perpindahan panas adalah bagian kunci dari teknik termal dan termodinamika, dan itu terjadi di seluruh alam semesta. Perpindahan panas adalah bagaimana energi panas ditransfer antar benda, apakah itu tungku konveksi yang mendidihkan sepanci air, matahari yang memanaskan planet ini

Ketika datang dari isi termos dan lingkungan luar, perpindahan panas tertunda secara signifikan oleh lapisan vakum. Jika diisi dengan sup panas, energi panas dari labu dalam akan mencoba untuk memanaskan molekul gas yang lebih dingin di ruang antara, yang kemudian dapat meneruskan energi panas ke dinding labu luar dan suhu lingkungan luar, yang akan menjadi lebih dingin dari sup panas.

Namun, tidak ada gas di ruang vakum, sehingga transfer energi panas tidak mudah terjadi. Demikian pula, jika labu bagian dalam diisi dengan air es, kehangatan lingkungan luar akan menghangatkan labu, tetapi tidak ada molekul udara untuk mentransfer energi panas itu ke dinding labu bagian dalam, dan dengan demikian air dingin tetap dingin.

Jadi mengapa termos lebih baik dalam menjaga hal-hal dingin?

Mengenai perpindahan panas, semakin besar perbedaan suhu antara dua benda, semakin cepat energi akan berpindah di antara mereka, dari panas ke dingin. Persepsi kita tentang panas dan dingin juga merupakan hal penting untuk dipertimbangkan dalam pertanyaan ini. Sebagai contoh suhu kamar sekitar 25 derajat Celsius; air membeku pada 32 derajat Fahrenheit (0 Celcius) dan mendidih pada suhu 212 derajat Fahrenheit (100 Celcius).

Dengan demikian, perbedaan antara suhu kamar dan termos dari minuman sedingin es jauh lebih kecil daripada perbedaan antara suhu kamar dan termos sup panas dari kompor.

Sekarang, termos jauh dari sempurna, dan beberapa panas secara bertahap hilang. Setiap kali kita membuka termos, misalnya, sejumlah besar perpindahan panas akan terjadi (mis., Kopi kita akan dingin atau air akan menghangatkan).

Namun, jumlah energi yang lebih besar akan ditransfer antara kopi dan udara dingin, karena perbedaan suhu yang lebih besar. Sejumlah kecil energi akan mentransfer antara air dingin dan udara hangat, karena perbedaan suhu yang lebih kecil.

Di sinilah persepsi manusia berperan; kita akan lebih sadar akan perubahan suhu dalam kopi daripada perubahan suhu dalam air. Sebagai akibatnya, pendapat umum menyatakan bahwa termos lebih baik dalam menjaga hal-hal tetap dingin daripada menjaga hal-hal tetap hangat, tetapi dengan persentase energi panas yang ditransfer, termos sama-sama efisien di kedua ujung spektrum suhu.

Kesimpulan

Alasan mengapa termos tampak lebih efektif untuk menjaga benda tetap dingin daripada hangat adalah persepsi kita tentang perubahan suhu. Cairan panas (mis., Kopi dan sup) disiapkan jauh lebih panas daripada suhu kamar, sedangkan minuman dingin jauh lebih dekat dengan suhu kamar. Ketika perpindahan panas terjadi, kita hanya lebih menyadari perbedaan energi panas karena perubahan cairan panas.

Fisika ilmiah

Artikel Terkait