Was ist eine Dewar-Flasche?
Eine Dewar-Flasche ist ein isolierter Behälter, der 1982 von James Dewar auf den Markt gebracht wurde.
Sie sind der Vorläufer der Thermosflaschen und Thermoskannen, von denen man im Alltag oft hört, und die ähnlich aufgebaut sind.
Dewar-Flaschen haben drei charakteristische Strukturen, die es ihnen ermöglichen, Kälte oder Wärme bis zu einer Stunde lang zu speichern:
1. Die beiden Wände, aus denen der Behälter besteht
2. Eine Vakuumschicht zwischen den beiden Wänden
3. Die der Vakuumschicht zugewandten Wände blockieren die Wärmestrahlung durch Reflexion
Anwendungen von Dewar-Flaschen
Dewar-Flaschen werden aufgrund ihrer ausgezeichneten Isolationseigenschaften sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Temperaturen als Behälter für flüssigen Stickstoff bei Temperaturen von etwa minus 200 °C bis hin zu Öl in Ölbädern bei fast 300 °C verwendet. Sie werden hauptsächlich für chemische Experimente und für die Zwischenlagerung und den Transport von Kältemitteln verwendet.
Insbesondere die BAM (Bundesanstalt für Materialprüfung) prüft die Wärmespeicherung. Die Wärmerückhalteeigenschaften werden verwendet, um die Gefahren der Lagerung von Stoffen mit selbstreaktiven Eigenschaften zu ermitteln. Der Test umfasst auch ein Protokoll zur Verwendung von Dewar-Flaschen.
Dewar-Flaschen werden häufig aus Edelstahl hergestellt, aber in den letzten Jahren wurden auch transparente Dewar-Flaschen aus Glas entwickelt, die einen Blick ins Innere des Behälters ermöglichen. Es gibt eine breite Palette von Typen, darunter solche mit größerer Öffnung, um das Arbeiten im Inneren der Dewar-Flaschen zu erleichtern, und solche mit kleinerer Öffnung, um die Verdunstung des Inhalts so weit wie möglich zu verhindern.
Funktionsweise der Dewar-Flaschen
Dewar-Flaschen haben eine Vakuumschicht, die die Wärmeübertragung blockiert und somit wärmeisolierende Eigenschaften aufweist. Es gibt drei Elemente der Wärmeübertragung, die als die drei Prinzipien der Wärmeübertragung bekannt sind.
1. Wärmeübertragung
Moleküle befinden sich ständig in molekularer Bewegung, und diese molekulare Bewegung ist bei höheren Temperaturen intensiver. Die Molekularbewegung, die bei hohen Temperaturen heftig vibriert, wird nacheinander auf benachbarte Moleküle übertragen, um das Gleichgewicht aufrechtzuerhalten, was als Wärmeleitung bezeichnet wird.
2. Konvektion
Wenn Gase und Flüssigkeiten erhitzt werden, werden ihre Molekularbewegungen intensiver und ihre Dichte nimmt ab. Die Zirkulation und Bewegung von Gasen und Flüssigkeiten in dem Bemühen, das Dichtegleichgewicht aufrechtzuerhalten, wird als Konvektion bezeichnet.
3. Wärmestrahlung
Wärmestrahlung ist die Übertragung von Wärme durch die Übertragung elektromagnetischer Wellen und nicht durch Molekularbewegung.
Im Vakuum gibt es keine Moleküle (genau genommen nur kleine, vernachlässigbare Mengen von Molekülen), so dass Wärmeleitung und Konvektion durch die Vakuumschicht zwischen den beiden Wänden der Dewar-Flaschen behindert werden. Aber auch im Vakuum gibt es noch Wärmestrahlung.
Um zu verhindern, dass die Wärmestrahlung nach außen dringt, ist die Innenseite der beiden Wände zwischen dem Vakuum verspiegelt, und die Spiegelfläche reflektiert die elektromagnetische Strahlung, wodurch die Temperatur im Inneren des Behälters gehalten wird.
Sonstige Informationen über Dewar-Flaschen
Zu beachtende Punkte bei der Anwendung von Dewar-Flaschen
Mit Dewar-Flaschen und anderen Behältern zur Kühlung von Flüssigstickstoff sind in der Vergangenheit viele Unfälle passiert, deshalb müssen sie mit großer Vorsicht verwendet werden.
- Dewar-Flaschen dürfen nicht abgedeckt werden
Wenn bei der Verwendung von Flüssigstickstoff oder anderen Flüssigkeiten ein Deckel auf eine Dewar-Flasche gelegt wird, besteht die Gefahr, dass das Wasser in der Luft in den Spalten zwischen den Deckeln gefriert und eine große Explosion verursacht. - Verwenden Sie Lederhandschuhe
Es wird empfohlen, beim Be- und Entladen von Dewar-Flaschen mit Flüssigstickstoff Lederhandschuhe zu verwenden. Wenn bei anderen Handschuhen Flüssigstickstoff auf die Hände gelangt, können Handschuhe und Hände zusammenkleben und nicht mehr zu entfernen sein. - Sorgen Sie dafür, dass Sie gewarnt werden
Wenn eine Dewar-Flasche mit Flüssigstickstoff versehentlich umkippt und der Flüssigstickstoff auf den Boden spritzt, kann der Flüssigstickstoff schnell verdampfen und den größten Teil der Luft im Raum einnehmen, so dass Erstickungsgefahr besteht. Wenn eine Dewar-Flasche umkippt, ist es wichtig, den Raum sofort zu verlassen oder gründlich zu lüften. Auch wenn die Dewar-Flaschen innen leer sind, kann das Innere durch das Umkippen beschädigt worden sein und Risse aufweisen, so dass eine Wartung erforderlich ist.