解密55度杯

近來，可以將開水和涼白開短時間內(nèi)調(diào)整到55℃的喝水神器——“55度杯”受到人們的青睞，一時間幾乎人手一杯，儼然成了跨年的爆款。如此風(fēng)靡的55度杯到底有何天機(jī)？真是高科技產(chǎn)品嗎？解密55度杯，我們馬上進(jìn)行。

55度杯由來

55度杯的研發(fā)團(tuán)隊稱其是第一款“快速變溫水杯”，可以將所有高于55℃的液體冷卻，也能把低于55℃的冷水加熱，達(dá)到最適合人體飲用的溫度。55度杯官方稱，水杯的核心技術(shù)就在于通過相變材料——將相變金屬填充于導(dǎo)熱層與隔熱層之間，利用相變金屬快速吸收或釋放能量的特點，實現(xiàn)升溫和降溫的功能。

神奇的相變材料

物質(zhì)系統(tǒng)中物理、化學(xué)性質(zhì)完全相同，與其他部分具有明顯分界面的均勻部分稱為相。與固、液、氣三態(tài)對應(yīng)，物質(zhì)有固相、液相、氣相，而相變就是物質(zhì)從一種相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N相的過程。常見的物質(zhì)三態(tài)變化就是相變。自然界還存在許許多多的相變現(xiàn)象，例如，加熱一塊磁鐵，磁鐵的鐵磁性忽然消失。

相變材料在其相變溫度附近發(fā)生相變，釋放或吸收大量熱量，可被用于儲存能量或控制環(huán)境溫度。恰當(dāng)?shù)南嘧儨囟仁沁M(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的關(guān)鍵。以20℃調(diào)溫相變材料為例，當(dāng)外界溫度高于20℃時，相變材料吸收環(huán)境中的熱量進(jìn)行儲存，并使得環(huán)境溫度降低；當(dāng)外界溫度低于20℃時，相變材料會把之前所儲存的熱量釋放給外界環(huán)境。依次循環(huán)，維持一個相對恒溫狀態(tài)。

而55度杯正是采用相變金屬填充于內(nèi)部導(dǎo)熱層與外部隔熱層之間，熱水通過導(dǎo)熱層將熱量釋放至相變金屬，相變金屬快速吸熱并熔化，熱水溫度迅速降低。隨后，熱水降溫時，相變金屬凝固放熱，此熱量可長時間保持熱水的溫度于相變金屬的熔點附近，達(dá)到保溫效果。55℃就是其相變溫度。

55℃真相

55度杯中倒入100℃沸水，搖動1分鐘，溫度降到55℃。隨后在杯中注入冷水，經(jīng)1分鐘搖動，水溫升至34℃。而經(jīng)過降溫升溫這一個過程后，須間隔1小時左右，杯子才能再次出現(xiàn)降溫功能。實際效果并不如傳說中那么神奇，只是簡單的熱傳遞原理。

經(jīng)檢測也發(fā)現(xiàn)55度杯杯壁的主要成分是鐵、鉻、鎳，比例為12∶3∶1，杯中填充液體大部分為氯化鈉溶液，并有少量固體二氧化鈦和氧化鐵。有機(jī)物檢測表明，總有機(jī)碳含量為37.31mg/L。由此看來，高科技的帽子并不是那么容易戴的。

1. 如圖1所示，取一個裝有大半瓶水的鹽水瓶和一支去掉筆尖的空圓珠筆芯，在鹽水瓶瓶塞上開一個小孔，用力將圓珠筆的筆芯插入瓶塞，再用瓶塞蓋緊瓶口，使筆芯下端能沒入水中，被封閉的空氣加熱后能將瓶中的水?dāng)D壓出來。說明這部分空氣具有 能；溫度越高，水噴得越____（選填“高”或“低”），這說明物體的內(nèi)能與溫度____（選填“有”或 “無”）關(guān)。可見，一般情況下，同一物體的溫度越高，它的內(nèi)能就越____（選填“大”或 “小”）。

2. 如圖2所示，兩個相同的燒瓶用一根玻璃管連接，塞子密封，其中右邊一個燒瓶被涂黑。開始時，水柱C在玻璃管的正中間，在太陽下曬過一段時間后，水柱C會向____（選填“左”或者“右”）移動，這說明____色的燒瓶吸收太陽輻射熱的本領(lǐng)強(qiáng)。

自制保溫杯

實驗材料：一大一小2個帶蓋的玻璃瓶（大玻璃瓶能裝下小玻璃瓶）、軟木塞、鋁箔、膠帶、剪刀等。

制作步驟：

用鋁箔包裹小的玻璃瓶，用膠帶粘牢，鋁箔比較亮的一面朝內(nèi)。

向小瓶內(nèi)倒入熱水，蓋子旋緊。

把裝了熱水的小瓶子放入大瓶子，軟木塞墊在下面，大瓶子的蓋子也旋緊。

如圖3所示，一個保溫杯就制作完成了。

相變材料蓄熱

相變材料具有在一定溫度范圍內(nèi)改變其物理狀態(tài)的能力。以固—液相變材料為例，在加熱到熔化溫度時，就產(chǎn)生從固態(tài)到液態(tài)的相變，熔化的過程中，相變材料吸收并儲存大量的潛熱；當(dāng)相變材料冷卻時，儲存的熱量在一定的溫度范圍內(nèi)要散發(fā)到環(huán)境中去，進(jìn)行從液態(tài)到固態(tài)的逆相變。在這兩種相變過程中，所儲存或釋放的能量稱為相變潛熱。物理狀態(tài)發(fā)生變化時，材料自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變，形成一個寬的溫度平臺，雖然溫度不變，但吸收或釋放的潛熱卻相當(dāng)大。

（劉 波）