La increíble tecnología del vacío

Recientemente comencé a usar un matraz sellado al vacío de 50 años que perteneció a mi abuelo para no tener que salir del calabozo con tanta frecuencia para conseguir más cafeína. Además de lucir increíble en mi escritorio lateral, esto todavía funciona como nuevo, al menos hasta donde yo sé: es más viejo que yo.

Por supuesto, esto me hizo preguntarme cómo funcionan exactamente los termos sellados al vacío, más conocidos en los círculos domésticos como termos, y cómo se inventaron. El matraz sellado al vacío es una tecnología sorprendentemente antigua. Fue inventado por primera vez por el químico escocés Sir James Dewar y presentado al Royal Institute en 1892. Seis años más tarde, sería la primera persona en licuar hidrógeno y es considerado el padre fundador de la criogenia.

En aquella época, licuar gases era un proceso caro y era importante mantenerlos en estado fluido el mayor tiempo posible. El matraz de Sir Dewar constaba de dos matraces separados por un casi vacío que realiza gran parte del trabajo de retención de calor. El calor no puede viajar a través del vacío, por lo que el contenido permanece a temperatura durante mucho más tiempo que fuera del matraz.

Estos recipientes tienen muchos usos además de mantener el café caliente o el té helado. Se utilizan ampliamente en los campos industrial, científico y médico para todo, desde preservar fluidos y tejidos corporales hasta medir la energía eléctrica, registrar el clima y detectar la velocidad de ascenso de un avión. Los matraces sellados al vacío también se utilizan en las máquinas de resonancia magnética para mantener frío el imán superconductor. Y todavía se utilizan para mantener líquidos los gases licuados.

¿Por qué los matraces sellados al vacío son tan eficaces para retener el calor? Eso depende de cómo se mire, ya que hay cuatro formas principales de describir la pérdida de calor: convección, conducción, radiación y evaporación.

Comenzando desde arriba, esa tapa hermética sella la cámara y evita la transferencia de calor tanto por convección como por evaporación. El casi vacío entre los matraces interior y exterior ayuda a prevenir aún más la pérdida de calor por convección.

Las delgadas paredes del matraz evitan la conducción de calor de la misma manera que puedes poner una sola hoja de papel de aluminio desplegada en el horno tostador, colocarla tan alto como quieras y sacarla con las manos desnudas cuando tu pan de salchicha esté tostado. Las paredes delgadas tienen menos masa, por lo que no alejan el calor del líquido dentro del recipiente.

Cuando los matraces estaban revestidos de vidrio, tenían una capa de plata que evitaba la pérdida de calor por radiación. La gente se cansó de reemplazar su termo cada vez que se le caía, por lo que es mucho más probable que los termos de hoy estén revestidos de acero.

Mirando hacia atrás desde el siglo XXI, es fácil suponer que se pensaron en aplicaciones calientes y frías al mismo tiempo, pero ese no es el caso. El matraz sellado al vacío no fue la primera incursión de Sir James Dewar en el mantenimiento de la temperatura a largo plazo. Junto con el físico y compatriota Peter Tait, unos veinte años antes había desarrollado una copa aislada al vacío para mantener calientes las sustancias. El matraz sellado al vacío de Sir Dewar destinado a mantener frescos los gases licuados tenía un cuello mucho más estrecho que la copa caliente y estaba revestido con una capa plateada que impedía la pérdida de calor por radiación.

Sir Dewar era famoso por su exaltación. Había tenido una pelea con Alfred Nobel por la patente de la cordita y nunca patentó su matraz sellado al vacío. Uno de sus sopladores de vidrio, Reinhold Burger, junto con otro soplador de vidrio, Albert Aschenbrenner, descubrieron que el matraz también mantenía caliente la leche infantil durante varias horas y se dieron cuenta de su potencial comercial. Patentaron el termo en 1904. Posteriormente, Sir Dewar perdió su caso judicial contra la empresa. Aunque lo reconocían como inventor, él no había patentado su invento, por lo que estaban en su derecho.

Aquí hay un dato curioso sobre la termodinámica, cortesía de nuestro [Adam Zeloof]: una cerveza de lado en el refrigerador se enfriará más rápido que la lata vertical al lado. Esto se debe a que los cilindros horizontales tienen una mayor transferencia de calor que los cilindros verticales en lo que respecta a la convección natural. Esto se aplica a cualquier líquido en un cilindro sellado, no solo al tipo alcohólico con gas. Así que recuerda que la próxima vez la bodega solo tendrá cajas calientes de Pabst Blue Ribbon y botellas de Club Mate. Déjelo enfriar de lado y luego viértalo en un matraz sellado al vacío.