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28.
VASO DI DEWAR
Sir James Dewar
(1842-1923) era un chimico e un fisico scozzese, noto per il suo
lavoro sulle proprietà della materia a bassa temperatura (vicino
allo zero assoluto) e sulla liquefazione dei gas. Riuscì a liquefare
(1898) e solidificare (1899) l'idrogeno. E' in questo periodo che
inventò il contenitore Dewar (da cui successivamente è stato
elaborato il thermos).
Il vaso Dewar
rappresenta il primo esempio di criostato ad alta efficienza,
progettato e realizzato nel 1982 dal chimico e fisico inglese James
Dewar (Kincardine-on-Forth 1842 – Londra 1923) nell’ambito dei suoi
studi pionieristici sulla liquefazione dei gas e sulle tecniche
criogeniche (tecniche di raffreddamento a temperature molto più
basse della temperatura ambiente).
La prima versione
dello strumento consisteva in un vaso a doppia parete di ottone, in
cui l’aria tra le due pareti veniva aspirata per sfruttare le
proprietà isolanti del vuoto. In breve tempo però Dewar
stesso apportò notevoli modifiche al prototipo iniziale, sfruttando
le nuove conoscenze che si facevano strada nella comunità
scientifica del tempo: le pareti in ottone furono sostituite da
pareti in vetro soffiato, nello spazio vuoto tra di esse furono
introdotti
materiali
quali polvere di carbone, silice, allumina e ossido di bismuto,
capaci di aumentare lo stato di vuoto per crioassorbimento, e infine
la parete in vetro interna e quella esterna del vaso furono
ricoperte di un sottile rivestimento in argento; tali modifiche
portarono quindi alla realizzazione della versione definitiva del
vaso di Dewar che egli stesso presentò durante una conferenza
presso la Royal Institution of Great Britain nel gennaio del 1893.
Le peculiari caratteristiche del vaso riducevano drasticamente
l’ingresso termico nella sua cavità interna attraverso tutte le
forme possibili di trasferimento del calore: l’uso del vetro, buon
isolante termico, minimizzava la conduzione del calore, il vuoto
(assenza di materia) presente tra le pareti riduceva la convezione,
ed infine lo strato argentato rifletteva la radiazione termica
riducendo, quindi, lo scambio termico radiativo. Per questi motivi,
dalla fine dell’ 800 fino a pochi decenni fa, il vaso Dewar è stato
lo strumento
maggiormente utilizzato come contenitore di liquidi criogenici quali
azoto o elio liquidi per generare basse temperature: minimizzando
gli apporti di calore dall’esterno, questo apparecchio mantiene il
liquido criogenico in esso contenuto allo stato condensato, ad una
temperatura prossima a quella di ebollizione; in questo modo, il
calore del sistema sperimentale da raffreddare (es. campioni
biologici, sensori, ecc.) viene assorbito dal liquido criogenico
come calore latente di evaporazione ed è quindi possibile
raffreddare tale sistema e mantenerlo a temperature molto basse
(criogeniche) per tempi prolungati.
Oltre che come
criostato, il vaso Dewar è stato negli anni ampiamente utilizzato
nell’ambito della ricerca scientifica anche per la liquefazione e il
trasporto dei gas: infatti, gas liquefatti refrigerati possono
essere trasportati a pressioni molto più basse dei gas liquefatti
non refrigerati, riducendo le problematiche di sicurezza connesse
alla gestione dei recipienti sotto pressione. Tuttavia, il
principale uso commerciale del vaso
Dewar dai primi anni del ‘900 ad oggi è stato quello di contenitore
 termico per uso domestico: grazie alle sue eccezionali proprietà
isolanti, esso mantiene a lungo inalterata la temperatura, calda o
fredda, dei liquidi in esso conservati; a tale scopo esso fu
prodotto e venduto per la prima volta nel 1904 dalla compagnia
tedesca Thermos GmbH; nel 1907 i diritti di marchio furono venduti a
tre compagnie indipendenti: Thermos Bottle Company di Brooklyn,
Thermos Limited di Tottenham, e Canadian Thermos Bottle Co. Ltd. di
Montreal che hanno continuato a produrlo e commercializzarlo sotto
il nome ormai comune di “Thermos”.
Riferimenti:
Jaime Wisniak, Indian Journal of Chemical Technology (2003),
vol. 10: 424;
James Dewar, Proc Royal Inst (1899), vol. 16 (1): 212;
Robert J. Soulen, Physicstoday (1996), vol. 49 (3): 32;
http://www.bbc.co.uk/ahistoryoftheworld/objects/ueq9AH6iTwqox0tmEW3fFg
http://www.rigb.org/our-history/iconic-objects/iconic-objects-list/dewar-flask
http://www.cryogenicsociety.org/resources/cryo_central/history_of_cryogenics/
http://www.rsc.org/chemistryworld/Issues/2008/August/DewarsFlask.asp |