Сосуд Дьюара

Сосуд Дьюара

Сосуд Дьюара – обладающий хорошей теплоизоляцией сосуд, который предназначен для длительного хранения веществ при высоких или низких температурах. Назван в честь изобретателя, шотландского физика сэра Джеймса Дьюара (1842–1923). Перед помещением в сосуд Дьюара вещество необходимо нагреть или охладить. Постоянная температура в сосуде Дьюара поддерживается пассивными методами, в основном за счет хорошей теплоизоляции и внутренних процессов в веществе, которое хранится в сосуде. В этом заключается основное отличие сосуда Дьюара от термостатов и криостатов.

Строение.

Изначально сосуд Дьюара представлял собой стеклянную колбу, которая имела двойные стенкаи, из пространства между которыми был выкачан воздух. Для уменьшения потерь тепла от излучения обе внутренние поверхности колбы были покрыты специальным отражающим слоем. Первоначально Дьюар использовал в качестве отражающего покрытия серебро. Подобная конструкция применяется до сих пор в современных термосах, которые используются в быту.

Способы применения сосуда Дьюара

• Для сохранения температуры еды и напитков используются бытовые сосуды Дьюара, термосы
• В медицине и ветеринарии специальные сосуды Дьюара используются для длительного хранения биологических материалов при низких температурах
• В геофизике в сосуды Дьюара помещают электронные компоненты и кристаллы при работах в горячих скважинах
• В лабораториях и в промышленности сосуд Дьюара используется для хранения криожидкостей, чаще всего жидкого азота

История появления

Шотландский физик и химик сэр Джеймс Дьюар в 1892 году усовершенствовал стеклянный ящик Вейнхольда, и превратил его в двустенную колбу с узким горлом для уменьшения испарения жидкости. Пространство между стенками было покрыто серебром. Также из него был откачан воздух. Всю эту хрупкую конструкцию Дьюар подвесил на пружинах в металлической оболочке. Благодаря своей разработке Дьюар первым в истории смог получить и сохранить жидкий (1898) и даже твердый (1899) водород. Первые сосуды Дьюара для коммерческого использования были произведены в 1904 году, когда была основана немецкая фирма Thermos GmbH по производству термосов.

Разновидности конструкций сосудов Дьюара в наше время.

Современные сосуды Дьюара конструктивно выполнены несколько иначе. Внутренний и внешний сосуды делают из алюминия или нержавеющей стали. Теплопроводность материала не важна, а прочность и вес играют большую роль. Горловина соединяет внутренний и внешний сосуды. В дьюарах объёмом до 50 л внутренний сосуд крепится только на горловине и она испытывает большие механические нагрузки. Также к ней предъявляются высокие требования по теплопроводности. То есть горловина должна быть прочной, но тонкой. В обычных сосудах горловину делают из нержавеющей стали. В высококачественных сосудах Дьюара горловина изготовляется из прочного армированного пластика. При этом возникает проблема вакуумноплотного крепления металла и пластика. Снаружи внутренний сосуд покрывается адсорбентом, который при охлаждении поглощает остаточные газы из вакуумной полости. Для уменьшения теплопотерь внутренний сосуд покрывают дополнительной теплоизоляцией.

Гелиевые сосуды Дьюара

Для снижения потери тепла в гелиевых сосудах Дьюара применяются тепловые экраны, охлаждаемые жидким азотом, поскольку гелий имеет очень маленькую теплоту испарения. Экраны изготавливают из материалов, хорошо проводящих тепло. Гелиевый сосуд Дьюара нельзя держать в наклонном положении, он всегда должен быть расположен вертикально.