Invenções - GARRAFA TÉRMICA

Garrafas térmicas são recipientes destinados a impedir a troca de calor entre seu conteúdo e o meio ambiente, e foram originalmente desenvolvidas para armazenar gases liquefeitos mantidos em temperaturas muito baixas. Em virtude da simplicidade com que são construídas e a facilidade de manejo que oferecem, passaram a ter um amplo emprego, sendo as mais conhecidas as de uso doméstico, que servem para manter os líquidos quentes ou frios, por longos períodos de tempo.

Foi Sir James Dewar (1842-1923), físico e químico inglês, professor de Ciências na Universidade de Cambridge (1875) e no Instituto Real de Londres (1887), quem inventou o chamado frasco de Dewar, um recipiente destinado a preservar a temperatura dos líquidos nele colocados. Na verdade, eram dois frascos, um dentro do outro, que se tocavam apenas pela embocadura, com o espaço entre eles rarefeito e as superfícies dos vasilhames de cor prateada. Dessa forma, a transferência de calor pela condutibilidade era diminuída por meio de material mal condutor, e as perdas por irradiação também minimizadas em virtude das paredes prateadas atuarem como mal emissor para uma das superfícies, e mal absorvedor para a outra.

O físico inglês estava se valendo das experiências feitas por seu colega italiano, Evangelista Torricelli (1608-1647), que em 1643, quando os encarregados das fontes de Florença desejavam criar uma bomba aspirante que elevasse a água a 32 pés de altura, descobriu as propriedades isolantes do vácuo e com isso acabou criando não só o barômetro de mercúrio, mas realizando logo depois a experiência memorável em que comprovou o peso do ar. A destinação do frasco de Dewar era a conservação de soros e vacinas em temperaturas adequadas e estáveis, um problema que preocupava os médicos daquela época.

A responsabilidade pela produção do novo produto foi entregue, então, a uma empresa alemã estabelecida em Berlim, Alemanha, cuja especialidade era a fabricação de utensílios de vidro destinados à aplicação científica. Já naqueles anos a fabricação de garrafas desse tipo de material não constituía nenhuma novidade, pois desde a antiguidade os egípcios, gregos, romanos e alguns outros povos conseguiam fazê-las com facilidade, conforme ficou comprovado com a descoberta de exemplares desses vasilhames em diversas escavações arqueológicas. Mas um dos sócios da empresa vidraceira, Reinhold Burger, percebendo a possibilidade de utilização doméstica do frasco de Dewar, idealizou um modelo de menor tamanho protegido exteriormente por capa metálica, o que não era feito no modelo do físico inglês. Isso aconteceu em 1903, e daí em diante a idéia da garrafa térmica vingou e prosseguiu seu caminho de sucesso na aceitação popular, sendo bem difícil encontrar-se hoje em dia uma só residência onde ela não esteja presente, resolvendo o problema da manutenção térmica de qualquer líquido.

São três as maneiras pelas quais o calor pode ser transferido de um meio a outro: através da condução, da convecção e da radiação. A transferência por condução ocorre de modo mais acentuado nos corpos sólidos e é decorrente da transmissão do movimento molecular por colisões entre as moléculas. Na convecção, transferência de calor que se observa nos líquidos e gases, as moléculas aquecidas e, portanto, menos densas, tomam as partes superiores do recipiente que contém o fluido, enquanto as partículas frias vão para o fundo do recipiente (é dessa forma que funcionam os sistemas de aquecimento por serpentina). Finalmente, a transferência por radiação decorre da propriedade que todo corpo tem de emitir radiação eletromagnética (na faixa do infravermelho) que, ao atingir um material, é absorvida por este e sua energia é transformada em calor.

Basicamente, as garrafas térmicas são constituídas de um vaso de vidro com paredes duplas, distanciadas entre si cerca de um centímetro. No processo de fabricação, o ar entre essas paredes é retirado parcialmente (pois é impossível obter o vácuo perfeito) através de um orifício que é selado em seguida. Com essa providência, a transferência de calor tanto por condução como por convecção é reduzida consideravelmente, e para que a transferência por radiação seja limitada ao mínimo possível, as superfícies das paredes são revestidas de prata, tornando-se altamente espelhadas. Dessa forma, as radiações são refletidas internamente sem que haja transmissão para o exterior. Mas como o vidro é uma substância frágil, apesar de dura, o vaso é acondicionado em recipiente plástico ou metálico, como forma de proteção. A rolha para fechamento da garrafa geralmente é oca e feita de borracha ou plástico, que oferecem bom isolamento térmico.

Mas como não existem isolantes perfeitos, por melhor que seja o material utilizado com essa finalidade, ocorre sempre alguma perda de calor através da tampa. Assim, se colocarmos líquido quente no interior da garrafa, o líquido vai se esfriando lentamente, e vice-e-versa.