213.21.53.163: Дополнил области применения сосудов Дьюара

2025-11-07T05:47:43Z

Дополнил области применения сосудов Дьюара

Новая страница

[[Файл:Dewar liquid nitrogen.jpg|мини|Сосуд Дьюара для хранения [[Жидкий азот|жидкого азота]]]]
'''Сосу́д Дью́ара''' — сосуд, предназначенный для длительного хранения веществ при повышенной или пониженной температуре. Перед помещением в сосуд Дьюара вещество необходимо нагреть или охладить. Постоянная температура поддерживается пассивными методами за счёт хорошей [[теплоизоляция|теплоизоляции]] и/или процессов в хранимом веществе (например, [[кипение|кипения]]). В этом основное отличие сосуда Дьюара от [[термостат]]ов и [[криостат]]ов.

== История изобретения ==
Первый контейнер для хранения сжиженных газов был разработан в [[1881 год в науке|1881 году]] немецким физиком [[Вейнхольд, Адольф Фердинанд|А. Ф. Вейнхольдом]]. Он представлял собой стеклянный ящик с двойными стенками с откачанным из межстеночного пространства воздухом и был использован физиками [[Ольшевский, Кароль Станислав|К. Ольшевским]] и [[Врублевский, Сигизмунд-Флорентин Антонович|С. Врублёвским]] для хранения жидкого [[кислород]]а<ref>{{Cite web |url=http://www.popmech.ru/article/3764-hranit-teplo-i-holod/ |title=Хранить тепло и холод: Термос, Популярная механика — 2005, № 3. |access-date=2009-08-26 |archive-date=2009-07-30 |archive-url=https://web.archive.org/web/20090730180815/http://www.popmech.ru/article/3764-hranit-teplo-i-holod |url-status=live }}</ref><ref>А. ВАСИЛЬЕВ, Университеты Польши, КВАНТ, 2005, № 4</ref>.

[[Шотландия|Шотландский]] [[физик]] и [[химик]] сэр [[Дьюар, Джеймс|Джеймс Дьюар]] в [[1892 год в науке|1892 году]] усовершенствовал стеклянный ящик Вейнхольда, превратив его в двустенную [[колба|колбу]] с узким горлом для уменьшения испарения жидкости. Межстеночное пространство посеребрено и из него откачан воздух. Свой сосуд Дьюар впервые продемонстрировал перед аудиторией на публичной лекции [[20 января]] [[1893 год в науке|1893 года]]<ref>{{книга|автор=К. Мендельсон|часть=|заглавие=На пути к абсолютному нулю|ссылка=https://books.google.ru/books?id=JNj_AgAAQBAJ&pg=PA52|ответственный=|место=|издательство=Рипол Классик|год=|том=|страницы=52|страниц=|isbn=9785458327268|тираж=|archive-date=2015-01-21|archive-url=https://web.archive.org/web/20150121090016/https://books.google.ru/books?id=JNj_AgAAQBAJ&pg=PA52}}</ref>. Всю эту хрупкую конструкцию Дьюар подвесил на пружинах в металлическом кожухе. Благодаря своей разработке Дьюар первым смог получить и сохранить жидкий ([[1898 год|1898]])<ref>{{Cite web |url=http://www.rsc.org/chemistryworld/Issues/2008/August/DewarsFlask.asp |title=Classic Kit: Dewar’s flask, Chemistry World, August 2008, Vol 5, No 8 |access-date=2009-08-26 |archive-date=2012-10-15 |archive-url=https://web.archive.org/web/20121015121614/http://www.rsc.org/chemistryworld/Issues/2008/August/DewarsFlask.asp |url-status=live }}</ref> и даже пытался получить твёрдый ([[1899 год|1899]]) водород<ref>{{Cite web |url=http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k349183/f143.table |title=Annales de chimie et de physique |access-date=2010-12-11 |archive-date=2018-07-28 |archive-url=https://web.archive.org/web/20180728003409/https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k349183/f143.table |url-status=live }}</ref>.

Первые сосуды Дьюара для коммерческого использования были произведены в 1904 году, когда была основана [[Германия|немецкая]] фирма ''Thermos [[GmbH]]'' по производству '''''[[термос]]ов'''''.

== Устройство ==
Оригинальный сосуд Дьюара представлял собой [[стекло|стеклянную]] [[Колба|колбу]] с двойными стенками, из пространства между которыми [[вакуум|выкачан воздух]].
Для уменьшения потерь тепла через [[излучение]] обе внутренние поверхности колбы были покрыты отражающим слоем. Дьюар использовал в качестве отражающего покрытия [[серебро]].
Подобная конструкция применяется и в современных дешёвых бытовых термосах.

=== Современные конструкции ===
[[Файл:Сосуд Дьюара CK схема.png|thumb|Схема сосуда Дьюара<br>1 — подставка; 2 — вакуумированая полость; 3 — теплоизоляция; 4 — [[адсорбент]]; 5 — наружный сосуд; 6 — внутренний сосуд; 7 — горловина; 8 — крышка; 9 — трубка для вакуумирования]]
Современные сосуды Дьюара конструктивно выполнены несколько иначе.
Внутренний и внешний сосуды делают из [[алюминий|алюминия]] или [[нержавеющая сталь|нержавеющей стали]]. [[Теплопроводность]] материала не важна, а прочность и вес играют большую роль.
Горловина соединяет внутренний и внешний сосуды. В дьюарах объёмом до 50 л внутренний сосуд крепится только на горловине и она испытывает большие механические нагрузки. Также к ней предъявляются высокие требования по теплопроводности. То есть горловина должна быть прочной, но тонкой. В обычных сосудах горловину делают из нержавеющей стали. В высококачественных сосудах Дьюара горловина изготовляется из прочного армированного пластика. При этом возникает проблема вакуумноплотного крепления металла и пластика.
Снаружи внутренний сосуд покрывается [[адсорбент]]ом, который при охлаждении поглощает остаточные газы из вакуумной полости.
Для уменьшения теплопотерь внутренний сосуд покрывают дополнительной теплоизоляцией.
К крышке дьюара для снижения [[Конвекция|конвекционной]] [[Теплопередача|теплопередачи]] прикрепляют пенопластовый цилиндр, который негерметично закрывает горловину.
Вакуумную полость откачивают до давления 10<sup>−2</sup> Па. От [[серебрение|серебрения]] внутренних поверхностей отказались и заменили его полировкой.

Современные сосуды Дьюара имеют низкие потери от испарения: от 1,5 % в сутки для больших ёмкостей до 5 % в сутки для малых объёмов.

=== Гелиевые сосуды Дьюара ===
[[Файл:Сосуд Дьюара СТГ-40 схема.png|thumb|Схема сосуда Дьюара для гелия<br>1 — горловина для заливки азота; 2 — головка со [[Штуцер (техника)|штуцерами]]; 3 — горловина гелиевой ёмкости; 4 — ёмкость для жидкого азота; 5 — тепловые экраны; 6 — ёмкость для жидкого гелия; 7 — теплоизоляция; 8 — адсорбент]]
[[Гелий]] имеет очень маленькую [[теплота испарения|теплоту испарения]]. Поэтому для снижения теплопотерь в гелиевых дьюарах применяются тепловые экраны, охлаждаемые [[жидкий азот|жидким азотом]]. Экраны изготавливают из материалов, хорошо проводящих тепло ([[медь]]). Такой сосуд Дьюара имеет две горловины: для [[жидкий азот|жидких азота]] и [[жидкий гелий|гелия]]. Гелиевая горловина оборудована специальными [[Штуцер (техника)|штуцерами]] для газосброса, подсоединения [[Сифон (техника)|сифона]], [[манометр]]а, [[Предохранительный клапан|клапан]]а. Гелиевый дьюар нельзя наклонять, он всегда должен находиться в вертикальном положении.

С развитием техники многослойной [[экранно-вакуумная термоизоляция|экранно-вакуумной термоизоляции]] на рынке появились предложения гелиевых сосудов Дьюара, в которых не используется охлаждение жидким азотом. По утверждениям производителей, в таких сосудах Дьюара потери на испарение составляют 1 % в день для ёмкостей на 100 л.

[[Файл:Dewargefäß.jpg|thumb|150px|Азот испаряется из сосуда Дьюара]]
[[Файл:Сосуд Дьюара.jpg|альт=|мини|150x150пкс|Сосуд Дьюара]]

== Назначение и применение ==
* Для сохранения температуры [[Пища|еды]] и [[Напитки|напитков]] используются бытовые сосуды Дьюара — '''[[термос]]ы'''.
* В лабораториях и в [[Промышленность|промышленности]] сосуд Дьюара используется для хранения [[криожидкость|криожидкостей]], чаще всего [[жидкий азот|жидкого азота]].
* В медицине и ветеринарии специальные сосуды Дьюара используются для длительного хранения биологических материалов при низких температурах.
* В геофизике в сосуды Дьюара помещают электронные компоненты и кристаллы при работах в горячих скважинах (от 400К).
* В космонавтике. Детектор прибора [[NICMOS]], установленного на [[Хаббл (телескоп)|космический телескоп Хаббл]], был помещён в сосуд Дьюара с использованием в качестве хладагента азота в твёрдом состоянии.
* В металлургии. Применяются для криогенной обработка металлов и сплавов, путем помещения металлических заготовок и готовых изделий в Сосуд Дьюара с криогенными жидкостями, такими как жидкий азот.

== См. также ==
{{Навигация}}
* [[Термос]]
* [[Криогеника]]
* [[Криостат]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Источники ==
* Burger, R., {{US patent|872795}}, «''Double walled vessel with a space for a vacuum between the walls''», December 3, 1907.
* {{Книга:Сивухин Д.В.: Термодинамика и молекулярная физика|1975}}

== Ссылки ==
* [http://www.cryotrade.ru/dewars.html Технические характеристики сосудов Дьюара для хранения азота]
* [http://cryomash.com/articles/?ELEMENT_ID=428 Техника безопасности при работе с жидким азотом и Сосудами Дьюара]
* [http://chemistry-chemists.com/N3_2012/U1/ChemistryAndChemists_3_2012-U1-10.html Взрыв сосуда Дьюара при наливании жидкого азота (нарушение ТБ)]

{{Химическая лаборатория}}

[[Категория:Криогеника]]
[[Категория:Оборудование для физических экспериментов]]
[[Категория:Термос]]

Сосуд Дьюара - История изменений

213.21.53.163: Дополнил области применения сосудов Дьюара