保溫瓶為什麼能保持溫度?

琥珀
琥珀熱茶裝進保溫瓶就不容易變涼,這是為什麼呢?
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琥珀先用30秒告訴您答案吧。

保溫瓶一次減少了熱傳遞的3條路。把雙層壁之間抽成真空,擋住接觸傳過去的熱和空氣流動帶走的熱;再把壁做得像鏡子一樣亮,減少變成紅外線跑出去的熱。它不是在加熱裡面的東西,而是讓熱的進出變慢,所以冷飲也能用。

拿掉蓋子和瓶塞後排在一起的金屬保溫瓶
保溫瓶裝東西的部分是雙層壁,瓶口用蓋子封住。照片:Schekinov Alexey Victorovich / CC BY-SA 4.0 / 維基共享資源

熱的傳遞方式有3種

熱的傳遞方式有3種:在互相接觸的東西之間傳過去的「傳導」、空氣或水流動把熱帶走的「對流」,以及變成紅外線這種眼睛看不到的光跑出去的「輻射」。保溫瓶就是為了一次減少這3種方式而做的容器。

雙層壁和真空

保溫瓶裝東西的部分有2層壁,中間的空氣被抽掉,成為真空。2層壁沒有碰在一起,所以不容易發生傳導。而且中間幾乎沒有空氣,空氣流動帶走熱的對流也不會發生。雪梨大學的物理教材說明,就算裡面很燙,外側的壁也幾乎維持在室溫。

像鏡子的壁減少輻射

剩下的輻射,就靠像鏡子一樣發亮的壁來減少。根據伊利諾大學的說明,黑色的東西很會吸熱、也很會放熱,但亮晶晶的表面會把紅外線反射回去,自己也幾乎不放出。因此,熱飲的熱會被反射回內側。瓶口則用不容易傳熱的蓋子封住。

圖:保溫瓶一次減少熱傳遞的3種方式
熱的傳遞方式有3種傳導接觸就會傳過去↓內外壁沒有接觸對流空氣流動把熱帶走↓幾乎沒有空氣輻射變成紅外線跑出去↓像鏡子的壁反射回去
琥珀
琥珀原來像鏡子一樣的壁,連看不見的紅外線都擋住了呢。

不是加熱,而是變慢

保溫瓶不是用來加熱的工具。它只是讓熱的進出變慢,所以用同樣的原理,冷飲也能保持冰涼。不過,熱的進出沒辦法完全擋住。2層壁連在一起的瓶口部分,和底部的支撐處,熱還是會一點一點傳過去。

想知道更多

  • 真空保溫瓶也以發明者、蘇格蘭物理學家詹姆斯·杜瓦的名字,被稱為「杜瓦瓶」。
  • 在研究和理科示範中,為了讓非常冰冷的液態氮保持低溫,也會用到同樣原理的容器。
  • 壁之間是真空的話,會被外面的空氣推擠,但只要考慮材料的強度、正確設計,壁就不會被壓扁。
琥珀
琥珀保溫瓶不是在加熱裡面的東西,而是讓熱的進出變慢的容器。所以冷飲也能用呢。

三選一小測驗

保溫瓶為什麼能保持溫度?

看答案
  1. 它會加熱裡面的飲料
  2. 用很厚的金屬包住
  3. 減少熱的進出

減少熱的進出 雙層壁之間抽成真空,壁面又像鏡子一樣光亮,把熱傳遞的途徑一起減少。所以冷飲也能保持冰涼。

參考資料

  1. Characteristics of DewarsUniversity of Illinois Urbana-Champaign, Physics Van(英文)
  2. Thermos Flask (Workshop Tutorials for Physics, Thermal Physics Activities)The University of Sydney, School of Physics(英文)

本文內容是在 2026-10-03 確認上列資料後撰寫的。隨著研究進展,說明也可能改變。照片的出處標示在各照片下方。