보온병의 원리 및 구조 뜨겁고 차가운 액체나 물질 온도유지

보온병은 듀어병이라고 한다.

보온병의 발명계기

듀어병은 영국인 제임스 듀어(james dewar)의 발명품이고, 그의  이름에서 따온것이라고 한다.

제임스 듀어는 화학자이자  물리학자였고, 그 당시 과학자들이 실험용으로  사용하는 액체및 기체종류들의 보관에 어려움을 겪고 있었고, 제임스듀어 역시 마찬가지로 그런상황이었고 액체 기체를 보관하는 방법에 많은 고민중, 2개의 유리로 된 플라스크 (실험실에서 사용하는 목은 가늘고 길고, 몸체는 둥근 바닥 ,삼각바닥...)를 겹쳐놓고선

실험용플라스크

그  사이의 공기를  빼버리면  안쪽 플라스크에 들어있는 물질의 온도의 열전도가 잘  되지않고 오랫동안 온도가 변하지 않는것을 알게 되었고,

듀어는 유리기술자인 레인홀트 부르거를 고용해서 보온병을 만들어 실험적도구로 사용을 했고, 부르거는 이와 반대로 상업적으로  생각을 바꾸어서 가정집에서 차겁거나 뜨거운 음식or음료들 저장용으로 생각을 하고 1904년경부터 팔기 시작했으나, 가격도 비싸고 사람들도 새로운 제품에 대한 필요성을 잘 느끼지 못해서  잘 팔리지 않았으나, 극지 탐험가들(극지방, 아프리카..)이 쓰면서  점차적으로 대중화 되었다고 합니다.

일반적 보온병 형태

보온병의 원리 및 구조

보온병은 열전달 억제를 해주어서 어느  기간동안 유지를 해준다.

열전달 방식에는 전도,복사,대류 이 3가지가 있다.

전도 : 온도가 높은 물질이나 물체가 바로 맞닿아 있는 온도가 낮은쪽 물체쪽으로 열이 서서히 이동되는 과정

복사 : 온도가 높은 물체와 낮은 물체가 떨어져 있는 상태에서 , 온도가 높은쪽에서 방출한 적외선을 온도가 낮은쪽에서 흡수를 하면서 서서히 온도가 올라간다.

대류: 뜨거운 공기는 위로 올라가고, 차가워진 공기는 밑으로 내려오는 현상

보온병은 내용물의 온도 유지를 위해, 위의 전도,복사,대류의 열전달 방식을 최대한 막아주는 기능을 갖고있다.

일반적 보온병 구조

보온병 구조를 보면

1. 보온병 마개 : 이 마개를 어설프게 감가면 기능이 많이 떨어진다.

2. 겉면 : 보온병의 겉면은 플라스틱이나 금속재질로 되어 있고,

3. 내부 내용물 : 뜨겁거나 차가운 액체류들

4. 받침대 : 내부 유리병은 겉면 케이스와는 접척이 안되게 되어있고, 받침대는 유리병을 받쳐주지만 열전도가 잘 안되는재질로 되어있다,

5. 이중 유리병 과 6.그 사이 진공: 보온병에서 이게 제일 중요하다. 유리병이 이중으로 되어 있고, 그 중간은 진공 상태이면서, 유리병 안쪽면과 바깥쪽면은 은도금을 해 놓았다,

유리병 사이가 진공상태이면 공기의 대류에 의한 손실을 막을수 있고, 은도금을 한 이유는 적외선도 빛의 일종이라 흡수를 안하고 반사를 시키버려서 복사열 손실 막기 위함이다. 

유리병과 겉면은 공간이 떨어져 있어, 전도에 의한 손실을 막아준다.

이와같이 보온병 원리는 열전달의 3가지 전도,대류,복사 의 기능을 최대한 억제해주는 기능을 가지고 있다.