Como funciona uma garrafa térmica?
A garrafa térmica 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.
Foi em 1892 que James Dewar inventou a garrafa térmica para manter em baixas temperaturas alguns gases liquefeitos que ele precisava em suas pesquisas. Ela foi inventada inicialmente para resolver problemas ligados à pesquisa científica e não tinha nenhuma relação com alimentos ou bebidas.
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Somente em 1904 que a garrafa térmica começou a ser amplamente vendida como bem de consumo e utensílio para a manutenção da temperatura.
As formas e os materiais usados para a fabricação das garrafas térmicas mudaram ao longo do tempo, mas o princípio de funcionamento continua o mesmo.
A ideia principal é que os modos de troca de calor sejam minimizados o máximo possível, ou seja, é necessário impedir que a convecção, a condução e a irradiação térmica aconteçam.
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: é a 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 distância grande
O processo de troca de calor por irradiação é mais difícil de anular, visto que ele acontece inclusive no vácuo. Por outro lado, considerando que tanto a condução quanto a convecção se dão através da matéria, esses dois processos podem ser minimizados através da introdução de um vácuo no sistema!
Pensando nisso, as garrafas térmicas possuem paredes duplas com vácuo entre elas, assim como as caixas térmicas que também possuem paredes duplas com vácuo.
As primeiras garrafas térmicas possuíam paredes de vidro espelhadas para impedir a irradiação, uma vez que vidro é um mau condutor de calor e o espelho reflete as ondas de calor, mantendo-as aprisionadas no interior ou no exterior da garrafa.
A tampa impede as trocas de calor por convecção com o ar do ambiente e por isso, quanto menos aberturas forem feitas, maior será o tempo de conservação da temperatura. É o mesmo princípio que explica o esfriamento mais devagar dos alimentos quentes que são mantidos em panelas ou em recipientes tampados.
Como funciona uma garrafa térmica?
Entretanto, as garrafas térmicas antigas possuíam dois grandes problemas, isto é, as paredes de vidro podem quebrar em choques térmicos e quedas, bem como o metal das paredes espelhadas podia descascar, contaminando o líquido.
Visto esses problemas, atualmente as paredes não são mais feitas de vidro, mas de um plástico resistente e duro ou de metal.
As garrafas atuais conservam a temperatura dos líquidos, quente ou fria, por muito mais tempo do que as antigas, tudo graças ao desenvolvimento tecnológico que possibilitou a utilização de materiais mais isolantes e também a produção de vácuos melhores!
Vale salientar que, mesmo com as tecnologias modernas, o sistema não é totalmente isolado e o equilíbrio térmico com o meio ambiente acontecerá após algum tempo.
Os efeitos das trocas de calor causam diversas dúvidas e, para descobrir se comida quente na geladeira aumenta a conta de energia, assista o vídeo abaixo!
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Sobre o autor
Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.
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