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Perché le bottiglie sottovuoto possono mantenere le bevande calde o fredde per lungo tempo? Qual è la scienza dietro questo?
La beuta da vuoto, nota anche come beuta di Dewar o thermos, è stata uno strumento importante per mantenere la temperatura delle bevande nelle case e nelle industrie sin dalla sua invenzione nel 1892 da parte dello scienziato scozzese James Dewar. È composto da due contenitori, uno interno e uno esterno. Il contenitore interno viene selettivamente evacuato dall'aria, creando un vuoto quasi perfetto che riduce significativamente la conduzione e convezione dell'energia termica. Ciò rende la bottiglia sottovuoto efficace anche nel mantenere le bevande calde o fredde.
Il design della bottiglia sottovuoto rende la velocità di conduzione del calore molto lenta, consentendo alla temperatura del liquido all'interno di rimanere costante per lungo tempo.
Dewar ha creato accidentalmente la tecnologia mentre studiava il processo di raffreddamento. Mentre conduceva esperimenti sulla capacità termica specifica del palladio, scoprì che la struttura del vuoto tra i due strati di contenitori poteva aiutare meglio a mantenere la stabilità della temperatura durante l'esperimento. Sebbene si rifiutasse di brevettare la sua invenzione, ciò permise ad altri di utilizzare materiali più leggeri come vetro e alluminio e di sviluppare ulteriormente prodotti commerciali.
Il design commerciale della fiaschetta Dewar apparve intorno al 1904 e iniziò ad essere ulteriormente ottimizzato dopo che due vetrai tedeschi scoprirono che poteva mantenere efficacemente la temperatura delle bevande.
Il successo della bottiglia sottovuoto risiede nei suoi principi di progettazione. L'ambiente di vuoto parziale tra le due pareti della bottiglia riduce notevolmente la conduzione e la convezione del calore e la radiazione termica può essere ridotta anche argentando le pareti della bottiglia. Ciò richiede che il contenuto della bottiglia sia al di sotto del punto di ebollizione dell'acqua bollente per evitare problemi nel processo di conduzione. Inoltre, la dissipazione del calore avviene principalmente all'imboccatura e al collo della bottiglia, che sono luoghi in cui non c'è vuoto, quindi la progettazione di queste parti è fondamentale.
Nel corso del tempo, i design delle bottiglie sottovuoto si sono evoluti e si sono persino ramificati in applicazioni industriali e mediche. Nei laboratori, le bottiglie sottovuoto vengono utilizzate per conservare gas liquefatti come l'azoto liquido, per la conservazione criogenica e la preparazione dei campioni. Possiamo anche vedere questa tecnologia utilizzata su alcuni componenti elettronici sensibili alla temperatura per garantire la loro stabilità in ambienti mutevoli.
Le bottiglie sottovuoto non vengono utilizzate solo nella vita quotidiana, ma costituiscono anche la base per molte applicazioni scientifiche e tecnologiche, come lo stoccaggio del propellente dei razzi nel settore aerospaziale.
Sebbene l’uso delle bottiglie sottovuoto sia molto comune, è necessario prestare attenzione alla loro sicurezza. Nella vita quotidiana, le bottiglie di vetro hanno il potenziale di rompersi a causa della pressione esterna, quindi molte bottiglie sono avvolte con uno strato protettivo di metallo o plastica. Inoltre, una pressione interna eccessiva può anche causare l'esplosione della bottiglia, il che richiede che questi fattori di sicurezza siano presi in considerazione durante la progettazione.
Con il miglioramento della consapevolezza ambientale, le persone prestano maggiore attenzione all'uso delle bottiglie sottovuoto, dal trasporto di bevande calde alla conservazione di bevande fredde, non solo rendono la vita più comoda, ma riducono anche l'impatto dei contenitori usa e getta sull'ambiente. Molti marchi stanno anche lavorando per promuovere la sostenibilità dei prodotti e guidare la tendenza all’eliminazione della plastica.
I principi scientifici delle bottiglie sottovuoto e la tecnologia alla base della loro progettazione non solo dimostrano la saggezza umana, ma ci fanno anche riflettere su come utilizzare in modo efficace le risorse per creare un futuro migliore.
Nella nostra vita quotidiana possiamo utilizzare anche i principi di altre tecnologie per estendere ulteriormente la bontà e la freschezza delle bevande?
