Garrafas Térmicas – O que são
Garrafas térmicas são recipientes destinados a impedir a troca de calor entre seu conteúdo e o meio ambiente, e foram originalmente desenvolvidas para armazenar gases liquefeitos mantidos em temperaturas muito baixas.
Em virtude da simplicidade com que são construídas e a facilidade de manejo que oferecem, passaram a ter um amplo emprego, sendo as mais conhecidas as de uso doméstico, que servem para manter os líquidos quentes ou frios, por longos períodos de tempo.
Foi Sir James Dewar (1842-1923), físico e químico inglês, professor de Ciências na Universidade de Cambridge (1875) e no Instituto Real de Londres (1887), quem inventou o chamado “frasco de Dewar”, um recipiente destinado a preservar a temperatura dos líquidos nele colocados.
Na verdade, eram dois frascos, um dentro do outro, que se tocavam apenas pela embocadura, com o espaço entre eles rarefeito e as superfícies dos vasilhames de cor prateada. Dessa forma, a transferência de calor pela condutibilidade era diminuída por meio de material mal condutor, e as perdas por irradiação também minimizadas em virtude das paredes prateadas atuarem como mal emissor para uma das superfícies, e mal absorvedor para a outra.
O físico inglês estava se valendo das experiências feitas por seu colega italiano, Evangelista Torricelli (1608-1647), que em 1643, quando os encarregados das fontes de Florença desejavam criar uma bomba aspirante que elevasse a água a 32 pés de altura, descobriu as propriedades isolantes do vácuo e com isso acabou criando não só o barômetro de mercúrio, mas realizando logo depois a experiência memorável em que comprovou o peso do ar.
A destinação do frasco de Dewar era a conservação de soros e vacinas em temperaturas adequadas e estáveis, um problema que preocupava os médicos daquela época.
A responsabilidade pela produção do novo produto foi entregue, então, a uma empresa alemã estabelecida em Berlim, Alemanha, cuja especialidade era a fabricação de utensílios de vidro destinados à aplicação científica. Já naqueles anos a fabricação de garrafas desse tipo de material não constituía nenhuma novidade, pois desde a antiguidade os egípcios, gregos, romanos e alguns outros povos conseguiam fazê-las com facilidade, conforme ficou comprovado com a descoberta de exemplares desses vasilhames em diversas escavações arqueológicas.
Mas um dos sócios da empresa vidraceira, Reinhold Burger, percebendo a possibilidade de utilização doméstica do frasco de Dewar, idealizou um modelo de menor tamanho protegido exteriormente por capa metálica, o que não era feito no modelo do físico inglês. Isso aconteceu em 1903, e daí em diante a ideia da garrafa térmica vingou e prosseguiu seu caminho de sucesso na aceitação popular, sendo bem difícil encontrar-se hoje em dia uma só residência onde ela não esteja presente, resolvendo o problema da manutenção térmica de qualquer líquido.
São três as maneiras pelas quais o calor pode ser transferido de um meio a outro: através da condução, da convecção e da radiação. A transferência por condução ocorre de modo mais acentuado nos corpos sólidos e é decorrente da transmissão do movimento molecular por colisões entre as moléculas.
Na convecção, transferência de calor que se observa nos líquidos e gases, as moléculas aquecidas e, portanto, menos densas, tomam as partes superiores do recipiente que contém o fluido, enquanto as partículas frias vão para o fundo do recipiente (é dessa forma que funcionam os sistemas de aquecimento por serpentina). Finalmente, a transferência por radiação decorre da propriedade que todo corpo tem de emitir radiação eletromagnética (na faixa do infravermelho) que, ao atingir um material, é absorvida por este e sua energia é transformada em calor.
Basicamente, as garrafas térmicas são constituídas de um vaso de vidro com paredes duplas, distanciadas entre si cerca de um centímetro. No processo de fabricação, o ar entre essas paredes é retirado parcialmente (pois é impossível obter o vácuo perfeito) através de um orifício que é selado em seguida.
Com essa providência, a transferência de calor tanto por condução como por convecção é reduzida consideravelmente, e para que a transferência por radiação seja limitada ao mínimo possível, as superfícies das paredes são revestidas de prata, tornando-se altamente espelhadas. Dessa forma, as radiações são refletidas internamente sem que haja transmissão para o exterior. Mas como o vidro é uma substância frágil, apesar de dura, o vaso é acondicionado em recipiente plástico ou metálico, como forma de proteção.
A rolha para fechamento da garrafa geralmente é oca e feita de borracha ou plástico, que oferecem bom isolamento térmico. Mas como não existem isolantes perfeitos, por melhor que seja o material utilizado com essa finalidade, ocorre sempre alguma perda de calor através da tampa,. Assim, se colocarmos líquido quente no interior da garrafa, o líquido vai se esfriando lentamente.
Garrafas Térmicas – História
No final do século XIX, em 1896, o físico escocês, Sir James Dewar, estudava entre outras coisas, a liquefação de gases.
Para isso ele fazia estudos de como os gases se comportavam sob temperaturas e pressões diferentes. Nesse estudo ele utilizava recipientes que não conduziam calor. Mas não era suficiente.
Era preciso isolar o seu conteúdo do meio ambiente. Então ele selou duas garrafas, uma dentro da outra, e retirou o ar dentre elas, criando vácuo. Só em 1904 é que os dois alemães que fabricavam estas garrafas para Dewar – Burger e Aschenbrenner – perceberam o valor comercial do produto e passaram a fabricar, em maior escala e com maior aprimoramento, as garrafas que até então eram só usadas em laboratórios.
As garrafas térmicas são recipientes destinados a impedir a troca de calor entre seu conteúdo e o meio ambiente. Foi originalmente desenvolvida por volta de 1890 por James Dewar para armazenar gases liquefeitos mantidos em temperaturas muito baixas.
Em virtude da simplicidade com que são construídas e facilidade de manejo que oferecem, passaram a ter um amplo emprego; as mais conhecidas são as de uso doméstico, que servem para manter os líquidos quentes ou frios por longos períodos de tempo.
Existem apenas três maneiras pelas quais o calor pode ser transferido de um meio a outro: a condução, a convecção e a radiação. A transferência por condução ocorre de modo mais acentuado nos sólidos; decorre da transmissão do movimento molecular por colisões entre as moléculas.
Na convecção, transferência de calor que se observa nos líquidos e gases, as moléculas aquecidas e, portanto, menos densas, tomam as partes superiores do recipiente que contém o fluido, enquanto as partículas frias vão para o fundo do recipiente. Funcionam dessa forma os sistemas de aquecimento por serpentina.
A transferência por radiação decorre da propriedade que todo corpo tem de emitir radiação eletromagnética (na faixa do infravermelho) que, ao atingir um material, é absorvida por este e sua energia é transformada em calor.
Garrafas Térmicas
As garrafas térmicas são constituídas basicamente de um vaso de vidro com paredes duplas, distanciadas entre si cerca de1 cm. No processo de fabricação, o ar é retirado (parcialmente, pois é impossível obter o vácuo perfeito) do espaço entre as paredes através de um orifício que a seguir é selado. Com isso reduz-se consideravelmente a transferência de calor tanto por condução como por convecção.
Para que seja mínima a transferência por radiação, as superfícies das paredes são revestidas de prata, o que as torna altamente espelhadas.
Assim as radiações são refletidas internamente sem que haja transmissão para o exterior. Como o vidro é muito frágil, o vaso é acondicionado em um recipiente de metal ou plástico.
A rolha para fechamento da garrafa é geralmente oca e feita de borracha ou plástico, que oferecem bom isolamento térmico.
Não existem isolantes perfeitos, há sempre alguma perda de calor através da tampa, por melhor que seja o isolante térmico utilizado. Assim, se colocarmos líquido quente no interior da garrafa, o líquido vai se esfriando, embora muito lentamente.
Garrafas Térmicas – Função
Garrafas Térmicas
A função de uma garrafa térmica é impedir as trocas de calor de seu conteúdo com o ambiente externo.
Dessa forma é construída de modo a evitar, tanto quanto possível, a condução, a convecção e a radiação.
Isto é feito da seguinte maneira:
I. A condução e a convecção são evitadas através de uma região de ar rarefeito (o ideal seria vácuo) entre as paredes duplas internas.
II. A radiação é evitada através do espelhamento de suas paredes, tanto internamente quanto externamente. Assim, tenta-se evitar que a energia térmica transite do interior da mesma para o meio externo e vice-versa.
Princípios da Garrafa Térmica
Princípios de troca de calor e isolamento O ar é um bom isolante térmico, contanto que esteja parado. Muito melhor é a ausência do ar: o vácuo.
Vácuo é uma palavra proveniente do latin vaccus que significa vazio. Então o vácuo é um espaço sem matéria. Na prática utilizamos o termo vácuo ao referirmo-nos a um espaço do qual a maior parte do ar, ou de outro gás, foi retirada.
Na garrafa térmica, embora o vácuo seja o principal fator de seu poder isolante, outros detalhes de sua estrutura colaboram para esse efeito. Ao retirar o frasco de vidro (a ampola) do estojo que o envolve, percebe-se que se levou em conta as três maneiras pelas quais o calor pode ser transferido de um corpo para outro: CONDUÇÃO, CONVECÇÃO e IRRADIAÇÃO.
CONDUÇÃO: Ao aquecer uma extremidade de uma barra de ferro cada molécula transfere o calor recebido à molécula vizinha e, assim, ele se propaga por toda a barra.
CONVECÇÃO: Quando um líquido é aquecido num recipiente, a camada que está em contato com o fundo aquece-se por condução. Ao se aquecer, esta parte se expande, fica menos densa e sobe para a superfície que está mais fria.
O líquido frio desce para tomar o lugar do que subiu, e se aquece. Este movimento que leva o calor do recipiente para todo o líquido é chamado convecção.
IRRADIAÇÃO: Para chegar a terra o calor do sol atravessa o espaço. A transmissão é feita por meio de ondas que se irradiam do sol. Tal propagação é chamada de irradiação. Ela não precisa de um meio material para se propagar. Outros exemplos de transmissão de calor por irradiação são as churrasqueiras e lareiras.
Na garrafa térmica o frasco que chamamos de ampola, é feito de vidro que é mau condutor de calor, impedindo que por condução o calor passe do interior para o exterior ou vice-versa.
As paredes são duplas e entre elas existe vácuo; algum calor que conseguisse atravessar a primeira parede não conseguiria chegar à outra por convecção, isto é, transportado pelo movimento do ar. As paredes são espelhadas, cobertas por um fina camada de nitrato de prata que, refletindo o calor, impede sua propagação por irradiação.
Como o vidro é mau condutor de calor, há pouca perda de calor do líquido da garrafa através do vidro.
Devido à espelhação das paredes internas da ampola o calor não escapa, é refletido.
Devido ao vácuo existente entre as paredes da ampola o calor não é conduzido.
Conclusão:
Os 3 itens: vidro (mau condutor de calor) espelhação vácuo Juntos fazem com que a garrafa funcione. Quando o líquido for quente, evita que o calor saia da garrafa. Quando o líquido for frio, o calor de fora da garrafa é impedido de entrar. As garrafas de aço inox funcionam pelas mesmas razões, porque o aço inox, assim como o vidro, é mau condutor de calor.
Garrafas Térmicas – Conservação
Antes de utilizar seu produto faça o teste de Eficiência Térmica:
Para bebidas quentes:
Aqueça previamente (escaldar) a interna de sua garrafa com água quente (não fervente);
Após a escaldação coloque água fervente (65 graus), feche bem o produto e deixe repousar por no mínimo 6 horas antes de utilizar o produto;
Após o repouso mínimo de 6 horas verifique se a água continua quente. Se a resposta for sim, pronto, sua garrafa térmica está pronta para uso.
Para bebidas frias: Esfriar previamente a interna de sua garrafa com água fria (não ponha pedras de gelo dentro da garrafa).
Recomendações
Utilize a capacidade total da garrafa;
Mantenha sempre bem ajustados os componentes (rolha e fundo) do seu produto;
Não utilize as garrafas térmicas com bebidas gaseificadas;
Mantenha sempre na posição vertical para evitar vazamento;
Evite a utilização com leite, pois por se tratar de um produto perecível, este não deve permanecer por longo tempo fora da refrigeração;
Nunca utilize água sanitária ou cloro para a higienização.
Higienização
Esperar o produto encontrar-se na temperatura ambiente;
Quando utilizado líquido quente: lavar com detergente neutro e enxaguar com água morna em abundância;
Quando utilizado líquido frio: lavar com detergente neutro e enxaguar com água em temperatura ambiente;
Em caso de resíduos resistentes: lavar com detergente neutro e enxaguar com água morna em abundância, após a lavagem, encher o produto com água morna e 02 (duas) colheres de bicarbonato de sódio, deixando em repouso por no mínimo 2 horas e em seguida enxaguar com água morna
Fonte: br.geocities.com/ penta3.ufrgs.br/inmetro.gov.br/fernandodannemann.recantodasletras.com.br/cmjf.com.brsobralinvicta.com.br
