I v mrazu piji horký čaj

Termoska nám dnes slouží k uchování studeného nebo horkého nápoje. Vynalezl ji pracovník Oxfordské univerzity Sir James Dewar, který potřeboval pro účely laboratorních pokusů nádobu, která by po dlouho dobu udržela velmi chladné tekutiny.

Základem termosky je dvojitá vnitřní nádoba s lesklými dvojitými stěnami, z mezery mezi stěnami obou nádob je vyčerpán vzduch. Přes toto vakuum nemůže teplo pronikat vedením, tepelné záření se odráží zpět od lesklých stěn, u nádoby uzavřené zátkou je omezen i přenos prouděním.

Voda i v ideální termosce musí vždy chladnout.

Kdyby neměla chladnout, musela by být teplota vně stejná jako teplota vody v termosce. To bychom ji ale nepotřebovali.

Čím větší termoska, tím chladne pomaleji.

Je to proto, že tepelná energie je uchována v celém objemu vody, ale ztrácí se do okolí jen stěnami izolované konvice.

Když budeme zvětšovat rozměry termosky, objem poroste s třetí mocninou (udává se v m3), ale plocha poroste pouze s druhou mocninou (udává se v m2). Protože objem roste rychleji jak plocha, proto poměr objemu a plochy bude větší u velké termosky jak u malé.

Izolační vlastnosti nelze zlepšit dodatečnou izolací.

U termosky stačí, aby vrstva vakua byla třeba jen 1 mm. Proto nádoby vydávané za termosky, ale s klasickou izolací, mají vždy výrazně horší vlastnosti jak termosky vakuové.

Vakuum je sice velice dobrý tepelný izolant, ale zdaleka ne ten nejlepší. Propouští tepelné záření a přenosu tepla úplně nezabrání. Naštěstí existují i jiné možnosti, jak dosáhnou zvýšené tepelné izolace. Například díky fotonickým krystalům.

Fotonické krystaly jsou periodické nanostruktury, pomocí nichž je možné usměrňovat šíření elektromagnetického záření. V podstatě fungují podobně jako polovodiče, jen s tím rozdílem, že polovodiče omezují pohyb elektronů určitých energií, zatímco fotonické krystaly blokují fotony určitých vlnových délek. Studie ukázala, že by se dalo využít i jejich tepelných vlastností, právě třeba u budoucích termosek.