你从保温杯里喝的每一口热水都是历史
“多喝热水”是万能的答案。看来“多喝热水”可以是灵丹妙药，不管是生病还是感冒，或者缓解疲劳。
其实早在几千年前的宋朝，承载这种灵丹妙药的保温杯就已经成型了。
宋代的热水瓶
先欣赏两幅名画吧：
赵孟頫《斗茶图》
刘松年《茗园赌市图》
不知道你有没有注意到。在两幅画中，人物都拿着一个圆肚、大嘴和长嘴的瓶子。升降瓶有一定的保温功能，里面的水可以长时间保持高温。瓶子放在圆筐里，方便携带，可以加强保温功能。
当代普通热水瓶的主要材料是玻璃和水银，制作的重要工序是水银涂镀,而水银涂层技术在宋代已经发展得非常成熟。
现代保温瓶，图片来源JD。计算机输出缩微胶片
具体来说，汞镀就是在器皿表面涂上汞(汞)-金液态合金，然后加热烘烤，待汞挥发后，就得到镀金器皿。
至于玻璃，它的历史可以追溯到西周。但是早期的玻璃制造工艺还不够成熟，人们把当时的玻璃形容为“颜色鲜艳但质量轻脆”，经不起高温。
宋代以后，人们开始在制作玻璃的配方中加入南鹏砂，改善了玻璃的质感，克服了玻璃易碎、不耐高温的弱点。
有了这些前提，宋代的热水瓶技术逐渐成熟。
著名的杜瓦瓶
现代热水瓶与宋代的热水瓶相比，保温能力更强，因为它有双层玻璃，玻璃夹层是真空的。这个保温瓶的前身是杜瓦瓶.
杜瓦瓶是苏格兰物理学家詹姆斯杜瓦发明的。1880年左右，杜瓦开始研究液氧。液氧的温度很低，常温下会汽化。
因为没有合适的储存容器，杜瓦经常看着自己辛辛苦苦准备的液氧化为乌有，心里郁闷。为了长期储存液氧，杜瓦瓶决定发明一种容器，一种超级隔热的容器，于是杜瓦瓶应运而生。
图像来源见水印
让我们恢复杜瓦的想法：首先，双层容器用于增强保温能力，但双层容器之间仍有热传导，所以杜瓦设法
夹层中的空气抽出。然而，热传导是没有了，但液体还在不停向外辐射热量，于是杜瓦又改用发射率低的不锈钢来制作容器。至此，杜瓦瓶基本成型。
后来，人们持续对杜瓦瓶进行改进，但主要是在材料上不断改进，其主体结构基本没变。
现代金属保温杯和杜瓦瓶的基本原理是相同的，无外乎就是双层真空加抛光金属，更先进一些的，则在金属材料外部再加上几层传热能力差的材料，但作用有限，远不如真空层的隔热作用重要。
现代保温杯结构，图片来源京东
热能的传递
看到这儿不少读者会有疑惑，什么是热传导？热辐射又是什么？发射率低又是怎么回事？
这就要从热能是如何散失说起。传热学（heat transfer）认为，热能从一个物体转移到另一个物体，一共有三大途径：热传导、热对流和热辐射。
当我们用手触摸冰冷的金属表面，我们能感觉到冷，这是因为热能从温度较高的手，流向了温度较低的金属。这种固体与固体直接接触进行热量交换的方式，就是热传导。
加热食物也是热传导，图片来源哔哩哔哩
微风拂过，我们感觉到一阵凉爽。从传热学的角度来说，这是流动的空气通过热对流将热量从我们皮肤表面带走。
热对流，图片来源 sohu
烈日当空，人们被晒得汗流浃背，这就是太阳的热辐射。我们都知道，宇宙是真空环境，但是太阳依然能够通过热辐射将热量传递到地球，这是因为热辐射的最大特点就是不需要介质。而热传导和热对流，都需要介质的。
热辐射，图片来源 readmeok.com
一切的物体都会进行热辐射，但进行辐射的能力是不同的，而衡量这种能力的物理量就是发射率。使用发射率低的材料（比如金属），就能减少热辐射。
知道了传热的三大途径，制作保温杯简直是信手拈来。你不是热传导嘛，那我抽真空，不让你传；热辐射？那就镀一层银，或直接就用金属材料，表面抛光就好了；至于热对流，把盖子盖好就完事了。
天气越来越冷，端起手中的保温杯喝上一大口热水，是不是感觉暖和不少呢？
完
审核专家：朱广思，北京科普作协会员。
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责编/Sirens
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