Combien de temps un thermos garde la chaleur ?

Qu'est-ce qu'un thermos ?

Avant de comprendre ses subtilités, examinons de plus près les thermos pour avoir une idée plus claire du sujet. Un thermos est un récipient capable de conserver des liquides chauds ou froids, grâce à une conception à double paroi avec  une mise sous vide.

Plus connue sous le nom de bouteille isotherme, cette invention existe depuis la fin du XIXe siècle, lorsque le chercheur Sir James Dewar la découvre par hasard au cours de ses études sur la  cryogénie. Dewar place deux bouteilles en laiton l'une dans l'autre et les joint au niveau du col. L'air emprisonné entre les deux bouteilles dans un thermos peut être retiré ou évacué, créant ainsi un vide à l'intérieur de l'espace.

Sans air pour faciliter le transfert de chaleur, le liquide placé dans le flacon intérieur sera isolé des conditions extérieures et pourra ainsi conserver sa température plus efficacement. Bien qu'il s'agisse d'une version rudimentaire d'un thermos et qu'elle n'offre qu'un vide partiel, il s'agissait d'une avancée considérable.

Par conséquent, que vous mettiez de la soupe brûlante ou de l’eau glacée dans le thermos, la bulle de vide entourant la bouteille intérieure maintiendra la température stable pendant une période prolongée. Les meilleurs thermos du marché prétendent garder les aliments froids ou chauds pendant deux jours, et jusqu’à 10 jours si le liquide est glacé ! Bien que l’efficacité des thermos se soit certainement améliorée au fil des ans, plusieurs personnes prétendent toujours que les liquides refroidissent avant de se réchauffer, une affirmation qui est directement liée au transfert de chaleur.

Comment se fait le transfert de chaleur dans un thermos ?

L'énergie est créée par le mouvement vibratoire des atomes et des molécules, et cette énergie peut être transférée. Lorsque ce transfert d'énergie se produit à la suite d'une différence de température, on parle d'énergie thermique . En cas de différences de température, l'énergie thermique circule d'un objet chaud vers un objet froid.

Le transfert d'énergie thermique est un phénomène omniprésent dans l'univers : il se produit dès qu'il existe une différence de température entre deux objets ou environnements. Que ce soit la chaleur du soleil qui réchauffe la Terre, l'eau d'une casserole qui bout sur un poêle. Ce processus est à la base de nombreux échanges thermiques. Cependant, dans certaines situations, nous cherchons à limiter ce transfert de chaleur pour maintenir une température constante, comme dans le cas d'un thermos. Une bouteille isotherme est conçue spécifiquement pour empêcher ou retarder ce transfert de chaleur, permettant ainsi de conserver le liquide à une température stable, qu'il soit chaud ou froid.

Comment la bouteille isotherme minimise le transfert de chaleur : 

• Le transfert d'énergie thermique :

  • L'énergie thermique est transférée lorsqu'il existe une différence de température entre deux objets ou milieux.
  • Naturellement, cette énergie se déplace toujours d'une zone plus chaude vers une zone plus froide.
  • On observe ce phénomène dans de nombreuses situations du quotidien : le soleil qui réchauffe la planète, un feu de camp qui diffuse de la chaleur, ou encore une plaque chauffante qui transmet de l'énergie à une casserole d'eau.

•  Fonctionnement de la bouteille isotherme :

  • Une bouteille isotherme empêche ou réduit au maximum le transfert de chaleur entre le contenu (souvent un liquide) et l'environnement extérieur.
  • Elle utilise une couche de vide située entre deux parois (généralement en acier inoxydable) pour limiter la transmission de chaleur par conduction ou convection.
  • Le vide est un isolant extrêmement efficace, car il élimine presque entièrement les possibilités de transfert d'énergie thermique entre les molécules. 

• Quand le thermos contient un liquide chaud (exemple : soupe) :

  • Si le thermos est rempli d'un liquide chaud, comme de la soupe, l'énergie thermique présente dans le liquide essaie naturellement de migrer vers l'extérieur plus froid.
  • Sans la couche de vide, les molécules d'air présentes entre les parois internes et externes conduiraient cette chaleur vers l'extérieur.
  • Cependant, dans un thermos, l'absence de gaz dans l'espace vide empêche cette transmission, maintenant ainsi la chaleur à l'intérieur du thermos et gardant la soupe chaude plus longtemps.

• Quand le thermos contient un liquide froid (exemple : eau glacée) :

  • Si le thermos contient un liquide froid, comme de l'eau glacée, le processus inverse se produit : l'extérieur, plus chaud, essaie de transmettre son énergie au liquide à l'intérieur.
  • Le vide entre les parois empêche ici aussi cette chaleur extérieure de pénétrer facilement, empêchant ainsi l'eau glacée de se réchauffer rapidement.
  • Grâce à cette isolation, l'eau reste fraîche pendant plusieurs heures.

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