解密55度杯

近來，可以將開水和涼白開短時間內調整到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。如此風靡的55度杯到底有何天機？真是高科技產品嗎？解密55度杯，我們馬上進行。

55度杯由來

55度杯的研發團隊稱其是第一款“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，達到最適合人體飲用的溫度。55度杯官方稱，水杯的核心技術就在于通過相變材料——將相變金屬填充于導熱層與隔熱層之間，利用相變金屬快速吸收或釋放能量的特點，實現升溫和降溫的功能。

神奇的相變材料

物質系統中物理、化學性質完全相同，與其他部分具有明顯分界面的均勻部分稱為相。與固、液、氣三態對應，物質有固相、液相、氣相，而相變就是物質從一種相轉變為另一種相的過程。常見的物質三態變化就是相變。自然界還存在許許多多的相變現象，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生相變，釋放或吸收大量熱量，可被用于儲存能量或控制環境溫度。恰當的相變溫度是進行溫度調節的關鍵。以20℃調溫相變材料為例，當外界溫度高于20℃時，相變材料吸收環境中的熱量進行儲存，并使得環境溫度降低；當外界溫度低于20℃時，相變材料會把之前所儲存的熱量釋放給外界環境。依次循環，維持一個相對恒溫狀態。

而55度杯正是采用相變金屬填充于內部導熱層與外部隔熱層之間，熱水通過導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1分鐘搖動，水溫升至34℃。而經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。

經檢測也發現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。有機物檢測表明，總有機碳含量為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擠壓出來。說明這部分空氣具有 能；溫度越高，水噴得越____（選填“高”或“低”），這說明物體的內能與溫度____（選填“有”或 “無”）關。可見，一般情況下，同一物體的溫度越高，它的內能就越____（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強。

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。

向小瓶內倒入熱水，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改變其物理狀態的能力。以固—液相變材料為例，在加熱到熔化溫度時，就產生從固態到液態的相變，熔化的過程中，相變材料吸收并儲存大量的潛熱；當相變材料冷卻時，儲存的熱量在一定的溫度范圍內要散發到環境中去，進行從液態到固態的逆相變。在這兩種相變過程中，所儲存或釋放的能量稱為相變潛熱。物理狀態發生變化時，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大。

（劉 波）