Wie funktioniert eine Thermoskanne? Ein kleiner Exkurs in Physik

Kaltes soll lange kalt, Warmes warm bleiben: Eine Thermoskanne dient dazu, den Temperaturausgleich zwischen der Flüssigkeit im Behälter und der Umgebung zu hemmen. Oder anders gesagt: Die Temperatur im Inneren soll sich möglichst langsam der Außentemperatur angleichen. Möglich macht es ein raffiniertes Warm- beziehungsweise Kalthaltesystem.

Doppelt evakuiert hält besser

Das Prinzip ist die Schaffung eines doppelten Vakuums (genauer: eines annähernden doppelten Vakuums; ein vollständig materiefreier Raum ist nicht herstellbar). In den Außenbehälter – er ist in der Regel aus Kunststoff oder Stahl – wird eine kleinere Glas- oder Edelstahlflasche versenkt. Diese hat eine doppelte Wand. Der Raum zwischen den beiden dünnen Wänden wird evakuiert, also die Luft abgepumpt. Der Grund liegt auf der Hand: Ein (annäherndes) Vakuum leitet Wärme noch wesentlich schlechter als Luft, denn wo nichts ist, kann sich nichts erwärmen. Zusätzlich griffen die Termoskannen-Konstrukteure zu einem weiteren Trick: Sie haben den Innenraum der Glasflasche verspiegelt, sodass die Wärme oder Kälte der Flüssigkeit reflektiert und möglichst nicht nach außen abgegeben wird. Ein zweites Vakuum zwischen der doppelwandigen Glasflasche und dem umgebenden Behälter schafft zusätzliche Isolation.

Die drei Wege der Wärmeausbreitung

Um das Prinzip besser zu verstehen, ist es hilfreich, sich die drei Wege der Wärmeausbreitung zu vergegenwärtigen. Da wäre erstens die so genannte Konvektion, die Wärmeströmung. Um bei unserem Beispiel zu bleiben: Befindet sich heißer Kaffee in der Thermoskanne, erwärmt sich die Luft, die das Gefäß umgibt. Die warme Luft steigt auf, kältere strömt nach und kühlt die Flüssigkeit im Inneren (weil eine hundertprozentige Isolation nicht gegeben ist). Auf diesem Wege geht die meiste Wärme bei einer Thermoskanne verloren.
Zweitens gibt es die Wärmeleitung. Sie sorgt dafür, dass Wärme über die Verbindungsstelle zwischen innerer und äußerer Flasche (am Verschluss der Thermoskanne) verloren geht.
Als dritte Form ist die Wärmestrahlung in Form von elektromagnetischen Wellen zu nennen. Diese Strahlung wird dank der Spiegelschicht minimiert. Vollständig ist die Wärmestrahlung in einer Thermoskanne jedoch nicht zu verhindern. Der Grund: Auch der Spiegel erwärmt sich und strahlt seinerseits.