宋代的暖水瓶构造独特,采用了玻璃作为胆,水银作为保温材料,其设计特点表现为宽口、长颈、长腹的形状,瓶口处设有开启的瓶盖,以及便于握持的把手。这种设计在今天看来依然十分实用,与现代的暖水瓶在外观上并没有太大的差异。事实上,暖水瓶在当时社会的地位可见一斑,连皇帝都将其作为珍贵的礼品,赠予出嫁的公主,这足以证明暖水瓶在当时已经成为了社会风尚的一部分。
北宋时期的暖水瓶不仅在日常生活中扮演了重要角色,还是那个时代科技进步和生活品质提升的象征,其设计和使用方法一直沿袭至今,体现了中国传统文化的深远影响。
现代版的热水瓶是英国物理学家詹姆斯·杜瓦爵士于1892年发明的。当时他正在进行一项使气体液化的研究工作,气体要在低温下液化,首先需设计出一种能使气体与外界温度隔绝的容器,于是他请玻璃技师伯格为他吹制了一个双层玻璃容器,两层内壁涂上水银,然后抽掉两层之间的空气,形成真空。这种真空瓶又叫“杜瓶”,可使盛在里面的液体不论冷、热温度都保持一定时间内不变。由于在家庭中保温瓶主要用于热水保温,又称热水瓶。
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保温瓶的构造并不复杂。中间为双层玻璃瓶胆,两层之间抽成真空状态,并镀银或铝,真空状态可以避免热对流,玻璃本身是热的不良导体,镀银的玻璃则可以将容器内部向外辐射的热能反射回去。反过来,如果瓶内储存冷液体,这种瓶又可以防止外面的热能辐射到瓶内。
保温瓶的瓶塞,通常以软木或塑料制成,这两种材料也都不易导热。保温瓶外壳有竹编、塑料、铁皮、铝、不锈钢等材料制成,保温瓶的瓶口有一橡胶垫圈,瓶底有一碗形橡胶垫座,这些都是为了固定玻璃胆用,以防与外壳碰撞。
在物质尚不丰富的年代,普通居家使用的热水瓶,多是竹篾编织的外壳,有竹子本色和油漆红色两种,暖水瓶外壳编织的非常细密,均匀,波浪式的图案,很有艺术美感。竹壳的一侧有个宽一点竹皮做成的弯把儿,下端外圈用薄竹片进行加固。装水的瓶胆装在里面,瓶胆下部垫上一个橡皮垫子,下面用十字交叉的两根粗硬铁条将瓶胆固定。
瓶胆下端旁有一个玻璃小尾巴。当时,很多人都不知道这个小尾巴起什么作用的,不敢碰它。后来,科学知识的普及,知道那小尾巴在加工瓶胆的时候,抽取瓶胆双层玻璃之间的空气时留下的。
保温瓶的核心部件是瓶胆。制造瓶胆需经以下4个步骤:一是瓶坯制备:保温瓶用的玻璃材质属常用的钠钙硅酸盐玻璃。取均匀无杂质的高温玻璃液,在金属模具中分别吹成壁厚为1~2mm的玻璃内瓶坯和外瓶坯。二是合成胆坯:将吹成的内瓶置于外瓶之中,瓶口连封成一体,并在外瓶底设置供镀银、抽气操作的导管,这种玻璃构造体称为瓶胆坯。制玻璃瓶胆坯主要有拉底封口法、缩肩封口法和腰接封口法3种。
拉底封口法是将内瓶坯割口,外瓶坯割口割底,内瓶从外瓶底端套入并用石棉塞镶垫固定,再将外瓶底收圆封闭,接小尾导管,两瓶口部熔封。
缩肩封口法是将内瓶坯割口,外瓶坯割口,内瓶从外瓶上端套入并用石棉塞镶垫固定,外瓶缩径收成瓶肩并熔封两瓶口,接小尾导管。腰接封口法是将内瓶坯割口,外瓶坯割口并把腰部割成两段,内瓶放入外瓶,将腰部重新熔接,接小尾导管。
三是镀银:将一定数量银氨络合物溶液和作为还原剂的醛类溶液通过小尾导管灌入瓶胆坯夹层中,进行银镜反应,银离子被还原沉积在玻璃表面形成一镜面银膜薄层。