Dewargefäß

Ein Dewargefäß ist ein verspiegeltes, doppelwandiges, evakuiertes Glas- oder Edelstahlgefäß. Es wird in Thermos-/Isolierkannen ebenso eingesetzt wie in speziellen Laborbehältern.
Das Dewargefäß dient der guten thermischen Isolierung des darin aufbewahrten Stoffs gegenüber der Umgebung. In ihm werden kalte oder heiße Stoffe, meistens Flüssigkeiten, aufbewahrt. Im Alltag findet man es häufig in handelsüblichen Isolierkannen, in denen beispielsweise Kaffee heiß aufbewahrt wird.
Benannt ist es nach dem schottischen Physiker Sir James Dewar, der Vakuumgefäße im Jahr 1874 das erste Mal benutzte und 1893 verspiegelte Glasgefäße als Transportgefäße für verflüssigte Gase vorstellte.
In seinem Lehrbuch „Physikalische Demonstrationen“ beschrieb auch Adolf Ferdinand Weinhold 1881 eine Vakuum-Mantelflasche zu Laborzwecken.
Herkömmliche Dewargefäße aus innen nasschemisch versilbertem Doppelwand-Glas, das evakuiert wird und – meist unten zentral einen – abbrechempfindlichen – Abschmelz-Glasnippel aufweist, waren ursprünglich in gedrechselten Holzbechern mit Filzbettung und Holzdeckel, später auf Korkring in zylindrischer Blechdose, fast ausschließlich im Labor in Gebrauch. Schon in den 1920er Jahren kamen solche Thermosflaschen in Europa etwa für die Bergwanderung in Gebrauch, teilweise (untere Hälfte geschützt) oder ganz in Blechgehäuse mit Kork oder Schraubverschluss plus Trinkbecher aus Bakelit. Große Verbreitung fanden sie um 1950 als Versorgung beim Skifahren, später zunehmend im Plastikgehäuse, das für gründliche Reinigung oft selbst aufgeschraubt werden kann. Der Verschluss erfolgt mit Gummiquetschschlauch per Drehknebel oder Schwenkhebel. Eigen ist ihnen die Bruchgefahr, sowohl durch Schlag auf die äußere Glaswandung, durch einen Rührlöffel, als auch durch die Trägheitskraft der Füllung auf den Innenteil, besonders bei seitlichem Stoß.
Nach Einsatz in der Labortechnik kamen Dewargefäße aus doppelwandigem Niro-Stahlblech etwa 1980 auch in den Bergsporthandel. Sie werden durch Lichtbogen-Schweißen im Vakuum am Ausgießrand gefügt, benötigen kein extra Gehäuse mehr, dellen sich eventuell ein wenig ein, sind jedoch höchst bruchfest. Die Massenproduktion in Fernost senkte den Preis, sodass sie sich im Sportbereich bereits um 1990 gegen Dewars aus Glas durchsetzten. Günstig wirkt sich die für Metalle relativ geringe Wärmeleitung (relevant nur im Bereich Hals und Verschluss) von NiRo-Stahl aus. Der Verschluss wurde stark weiterentwickelt: In einer relativ weiten Halsöffnung sitzt klemmgeschraubt ein Kunststoffpropfen mit Innenmechanik, dessen oben bündiger mittiger Druckknopf auf Druck tiefer einrastet, einen Ventilteller unten aus einer feinen Silikonlippendichtung hebt und das Ausgießen durch einen Ringspalt im Pfropfen erlaubt. Ein zweiter Druck entlässt den Knopf wieder nach oben und schließt die Flasche, der Trinkbecher (doppelwandig aus Kunststoff und NiRo) kann wieder aufgeschraubt werden. Dass der Pfropfen zum Ausgießen nicht abgenommen werden muss, bietet den Vorteil des einfacheren Handlings in Zelt, Fahrzeug oder am Berg, er wird nicht verloren und macht nichts nass und erspart dem Flascheninhalt einiges an Wärmeverlust.
Ein Dewargefäß vermindert die drei möglichen Wärmeübertragungsprozesse Wärmeleitung, Wärmestrahlung und Konvektion. Die Wärmeleitung wird sowohl durch die Wahl des Materials beeinflusst (Glas hat eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit) als auch durch die Form des Gefäßes. Da der innere Teil des Gefäßes nur über den oberen Rand mit dem äußeren verbunden ist, muss die Wärme über eine relativ lange Strecke übertragen werden, was die Wärmeleitung begrenzt. Der Wärmetransport durch Strahlung wird durch eine Verspiegelung der Behälterwände verringert. Die Evakuierung verhindert den Wärmetransport durch Konvektion. Der Wärmetransport durch Teilchenstöße wird erst vermindert, wenn die mittlere freie Weglänge der verbliebenen Gasteilchen im Vakuum länger wird als der Abstand der begrenzenden Flächen. Deswegen wird ein noch deutlich höheres Vakuum angelegt, als für die Verhinderung der Konvektion nötig wäre.
Alternative zu Vakuum und Verspiegelung als Isolationsmassnahmen an Gefäßen sind: PET-Trinkflasche PU-hart-umschäumt in Kunststoffgehäuse, Warmhalteteller und Deckel aus Kunststoff mit Schaumkern in Krankenhäusern, Kühlbox, innenlackierte Alu-Feldflasche (Militär) mit Filzhülle, die angefeuchtet Verdunstungskälte liefern kann, gedeckelte Boxen aus Styroporschaum (eventuell grau: mit Alubeimischung) für Speise-, Trockeneis oder medizinische Laborproben, Alufolie um die kegelige, außen gerippte Waffel-Tüte von Fertig-Speiseeis (etwa: Cornetto), geknittert mehrlagige Alufolienverpackung von Kebap, Kühltasche mit starrem Schaumkern für Camping oder als mehrlagige alubedampfte Plastiktasche (-tüte) für den Einkauf von Tiefkühlprodukten (Alternative: Umwickeln mit Zeitungspapier), Glasfaser und Glasgewebe um Heizpilz für Kugelkolben im Chemielabor, einseitig aluminiumbedampfte Polyesterfolie als Rettungsdecke und im extraleichten Alu-Schlafsack (1972), mehrlagiger Folien-Verbund für Weltraumanwendungen, außen poliert versilberter Sturz mit Filzlage innen über Kaffeekanne (Tischkultur um 1990).
Flüssigstickstoff verdampft im Dewar und erzeugt Wassernebel in Raumluft
250-Liter-Dewartanks zum Transport von Helium