保溫瓶為何能保溫？

在天氣寒冷的時候，想要在室外喝一口熱茶，我們會將熱水裝進保溫瓶內。你有發現，不管是保溫杯、保溫瓶，還是帶飯用的保溫袋，統統都有一層閃亮的銀色內層嗎？而這內層多為金屬製，利用金屬隔熱的特性，減少熱力傳遞，達到保溫的效果。可是，金屬不是良好的導熱體，傳熱會更快嗎？又怎樣可以那般神奇地保溫呢？

金屬傳熱更快嗎？

一起準備以下實驗，觀察金屬傳熱能力吧！

用具：兩塊大小相同的冰塊、錫紙碗、膠碗

在錫紙碗內的冰塊融得較快，看來金屬傳熱更快啊！金屬真的有保暖作用嗎？

為甚麼金屬傳熱那麼快？

加熱物件，其實是一個將熱能輸送給該物的過程。只要理解物件吸收了熱能後的變化，就不難理解金屬傳熱快的特性。

以錫紙為例，若把錫紙誇張地放大，就會發現那是由大量粒子構成。錫紙吸收了熱能，它的粒子就震動得更快。錫紙愈熱，它的粒子就震動愈激烈。

粒子沒有受熱時，震動幅度較小，粒子距離較近

粒子受熱時，震動幅度較大，粒子距離較遠，物件也會因此膨脹

粒子之間會互相碰撞，如果物件的溫度不勻，或是碰到另一件溫度不同的物件，就會發生熱傳導：

比起木材、塑膠、玻璃這些非金屬，由於金屬帶有自由電子，粒子撞擊會更多，使熱能快速從熱的一端傳導到冷的一端，因此傳熱較快。

再重看錫紙盤的實驗，現在明白了吧？

金屬又可隔熱？

一起準備以下兩個實驗，觀察金屬隔熱能力吧！

實驗一用具：玻璃瓶 × 2、錫紙、冰

實驗二用具：玻璃瓶、錫紙、抹手紙、橡筋、冰

包上錫紙的玻璃瓶裏面的冰塊融得較慢，看來金屬的確有保暖作用！

保溫瓶如何減少熱力傳遞？

保溫就是儘量保持物件溫度不變，不論是減慢溫暖的物質變冷，還是減慢冰冷的物質變暖，都算是保溫。

要達至保溫，就須阻止熱力流出或流入。熱力除了可用前頁所述的傳導形式流動，還有兩種傳遞形式——對流及輻射。而保溫瓶的設計能減低這三種方法所傳遞的熱力。 

阻止對流

熱的流體（即空氣或液體）會上升、冷的流體會下降，這產生了對流。如果冷水直接暴露於空氣中，空氣的對流會將四周的熱力源頭（例如太陽、暖爐、煮食爐、暖包等）帶動至冷水。保溫瓶隔絕外界空氣，保溫瓶內外的空氣不會互相流動，因此不能形成對流，瓶內的水就得以保溫。

減慢傳導

任何物質都可發生傳導，只是根據物質的特性而有快慢之別。固體（尤其是金屬）及液體一般傳導得較快，而空氣傳導則較慢。實驗二中抹手紙困着的空氣亦有助減慢傳導呢！

如果將上面實驗二中的C保溫瓶外層放大作傳導分析，就不難理解保溫瓶設計如何減慢傳導。（提示：從左到右看，最左為外面的空氣，最右為保溫瓶內的冰）

阻擋輻射

這裏的輻射是指「熱輻射」，熱的物質會發出的電磁波，例如紅外線和可見光等。

紫色部分為錫紙，藍色部分為外在的空氣。錫紙上的自由電子把大部分熱輻射反射回去，只有小部分被吸收，達至保溫效果。

由於保溫瓶令三個傳熱途徑都受到阻撓，瓶內的溫度不易改變，冰塊就能保溫，不易融化。相對而言，非金屬反射熱輻射的能力則較差。另外，如果瓶內是熱水，熱能也跑不出來，一樣可保溫啊！

或許看得到的熱輻射

所有物質或多或少都帶有熱能，並釋放熱輻射，分別在於熱輻射的「成分」。而日常見到畫面又紅又黃的體溫探測機，就正正顯示我們身體釋放的熱輻射。

跟透過粒子震動的傳導不同，熱輻射不用任何媒介，就可將熱能帶到物件，因此我們在地球上，也能透過熱輻射感受到太陽的熱力。注意上述的顏色尺度不能用來判斷的顏色，因為火焰的顏色還會受燃燒的化學物質影響！

本文由《兒童的科學》提供。