Thermos, borraccia o bottiglia termica: tra fisica funzionalità e design

Borracce WOO design a Stintino, Sardegna - Original Ph. Andrea Bortolameazzi

Il thermos sottovuoto fu inventato nel 1892 da Sir James Dewar, uno scienziato britannico della Oxford University, per conservare a temperatura costante le sostanze chimiche.

Inizialmente chiamato “vaso di Dewar” o semplicemente “dewar”, questo oggetto aveva la capacità di mantenere il suo contenuto isolato dell’ambiente esterno, frapponendo con l’esterno delle aree di vuoto, che consentivano un isolamento termico tra il contenuto e l’ambiente.

Il primo vaso a vuoto per uso commerciale fu prodotto nel 1904 dalla compagnia tedesca Thermos GmbH (“thermos”, dal greco θερμός, cioè “calore”).

Nel 1907 la Thermos GmbH vendette i diritti di sfruttamento del marchio a tre diverse compagnie: The American Thermos Bottle Company di Brooklyn, New York, la Thermos limited di Totthenam in Inghilterra, e la Canadian Thermos Bottle Company di Montreal, che svilupparono il thermos in una serie di varianti e forme, rivestite inizialmente in acciaio e, più tardi, in plastica.

I contenitori termici dimostrarono fin da subito una grande resistenza che incrementò la loro popolarità, tanto che accompagnarono esploratori come Ernest Shackleton durante la spedizione al Polo Sud e Robert E. Peary nel suo viaggio nell'Artico, e furono portati in cielo dai fratelli Wright sul loro aeroplano e dal conte Zeppellin sul suo aerostato...

...e ancora oggi sono usati per mantenere sia i cibi che le bevande a temperature più alte o più basse della temperatura ambiente; nello specifico, possono mantenere i liquidi freddi per circa 24 ore e caldi per circa 12.

Un’invenzione valida da un punto di vista funzionale che ha conservato il suo design iniziale, semplice e lineare, arricchendo nel tempo la sua varietà puntando a diversificare dimensione, colore e a volte anche materiali.

Teoria del funzionamento

Il vuoto non può condurre calore per conduzione o convezione, ma

solo per irraggiamento. La perdita per irraggiamento può essere minimizzata applicando un rivestimento riflettente sulle superfici: Dewar, ad esempio, usava l'argento.

Il materiale contenuto raggiunge l'equilibrio termico con le pareti interne, che sono sottili e con bassa capacità termica, quindi non possono scambiare molto calore con il contenuto e ne modificano solo di poco la temperatura.

Alla temperatura tipica del loro utilizzo (sotto il punto di ebollizione dell'acqua), e con l'uso di pareti riflettenti, c'è un piccolo trasferimento di radiazione infrarossa.

Per usi pratici, il contenitore deve avere un'apertura; la maggior parte della perdita di calore avviene proprio attraverso il tappo e per questo esso deve essere di un materiale isolante: originariamente era usato il sughero, in seguito la plastica.

L'uso del pirex al posto del vetro a partire dal 1928, consentì la creazione di thermos con una capacità fino a 127,25 lt., che anticiparono i primi frigoriferi moderni.