A garrafa térmica é um dispositivo utilizado para conservar a temperatura do conteúdo em seu interior. Para isso, ela possui mecanismos que evitam trocas de calor.
Garrafa térmica é o nome mais popular para o vaso de Dewar, que é um recipiente utilizado para gerar um isolamento térmico quase perfeito e, dessa forma, conservar a temperatura do conteúdo em seu interior por bastante tempo, evitando trocas de calor com o meio externo.
A primeira garrafa térmica foi construída no século XIX pelo cientista escocês James Dewar. Ele pretendia inicialmente conservar a temperatura de soluções químicas.
Para que você entenda melhor o funcionamento de uma garrafa térmica, veja como podem ocorrer os três processos de troca de calor:
Convecção – Consiste na forma de propagação de calor em meios líquidos ou gasosos, ocasionada pela diferença de densidade entre as partes componentes de um sistema;
Condução – É a transferência de energia térmica entre as partículas que constituem um determinado material em virtude da diferença de temperatura;
Irradiação - forma de propagação de calor que ocorre sem que haja contato entre os corpos, assim o calor propaga-se por meio de ondas eletromagnéticas. Um exemplo é o fato de o Sol aquecer a Terra mesmo a uma enorme distância.
A garrafa térmica é construída de tal forma que evita a ocorrência desses processos de trocas de calor. Veja a figura:
A garrafa térmica é construída de forma a evitar trocas de calor por convecção, irradiação e condução
Como podemos ver na figura, a garrafa térmica é constituída por duas camadas, como se uma garrafa estivesse dentro da outra e ambas utilizassem o mesmo gargalo. Essas camadas são feitas de um material isolante térmico, normalmente o vidro. Cada uma de suas partes tem uma função:
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O vácuo entre as duas camadas tem o objetivo de evitar que ocorra a condução, pois esse processo de troca de calor necessita de um meio material para acontecer;
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As superfícies espelhadas das camadas internas evitam que aconteça troca de calor por irradiação térmica, pois elas “refletem” as ondas de calor novamente para que a temperatura seja mantida;
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A tampa feita por material isolante evita que haja contato entre o ar e o líquido no interior da garrafa, assim, não ocorre a convecção. Caso houvesse contato do ar com o líquido quente ou frio de dentro da garrafa, o movimento do ar faria com que ocorresse a convecção.
Assim, a garrafa térmica pode conservar a temperatura de qualquer conteúdo colocado em seu interior, estando ele quente ou frio. Teoricamente, seria possível que a temperatura fosse conservada para sempre, sem qualquer alteração, porém, é impossível evitar completamente as trocas de calor.