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2015
01-17

55 度水杯利用的是什么物理原理?

【前景提要】

微博上有人指出,55度杯是通过无水醋酸钠储热,根本不值钱。
55 度水杯利用的是什么物理原理? - 第1张  | 极客思维

随后各种网站出现了大量的辟谣信息,声称谣言中的55度杯是假冒的。同时呼吁要保护知识产权。辟谣中还提到,55度杯是高科技专利产品,使用相变金属储存热量,技术含量完爆无水醋酸钠20条街。
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而通过查询专利,可以看到,正版55度杯的原理应该是:

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当然,这个说明非常坑爹。。例如:“热水降温时,相变金属凝固放热”,科不科学我就不追究了。而事实究竟如何呢?

【产品分析】

因为LKK声称网上的卖的杯子许多都是假冒伪劣产品,为了避免买到盗版,我特地到天猫旗舰店购买了正版产品。
55 度水杯利用的是什么物理原理? - 第4张  | 极客思维拿到杯子,我就迫不及待的测了下容量。如说明书所述,装满接近300mL。
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把这些水加热到100°C。

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把这些水倒入杯中,vortexing一分钟。
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温度显示56°C。
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倒出热水,倒入室温水(23°C),同样vortexing一分钟,温度显示36°C。
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到目前为止,和官网提供的信息是基本吻合的。
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当然,官网还不止一处提到杯子的工作原理:
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相信100个人里起码有99个都舍不得把这个300块钱的高级杯具搞坏吧。其实我也非常舍不得。不过本着求知的目的,对微米级传热材料一探究竟,我还是决定拆开这个300块钱的悲剧。(等等,专利不是说纳米级相变金属么?!!)

【产品验证】

废了九牛二虎之力我砸开了这个外壳,魔术锯穿透2mm居然彻底打滑毫无作用。。。

只好换刀片,切了半天发现居然有两层不同塑料。。。是不是都是食品级PP我就不知道了(注意箭头下方那条缝显示有两层材料)。。。
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差点想用液氮冷冻然后直接敲碎(cryofracture)
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不过看在保护微米级导热材料的份上没有这么做。。。我硬是用小刀切开了这近5mm的塑料外壳,本以为能看到微米级导热材料,哪知道。。。居然。。。
55 度水杯利用的是什么物理原理? - 第16张  | 极客思维

结果从里面倒出了270mL以上橙褐色液体!!

(不小心溅到手臂上还导致了暂时性荨麻疹。。。不过冲洗后消去)
(整个55度杯的容积才280mL)
55 度水杯利用的是什么物理原理? - 第17张  | 极客思维

值得注意的是,该液体为悬浊液。。。里面的确充满了微米级颗粒。。。
(如果你不理解啥是微米级颗粒悬浊液。。。其实稀泥加点水也算微米级悬浊液)

经过离心,14mL悬浊液中共离心出<0.01g固体(干燥后称量)。
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该固体的确属于微米颗粒,不溶于水,不溶于1N盐酸和1N氢氧化钠,不溶于丙酮。

把悬浊液充分搅拌后加热:
55 度水杯利用的是什么物理原理? - 第19张  | 极客思维55 度水杯利用的是什么物理原理? - 第20张  | 极客思维
该悬浊液加热至102°C左右开始沸腾。
(不要问我什么液体沸点在100度左右。)
(在55度没有观测到任何升温减缓的趋势,悬浊液的温度基本是从23度直线上升到100度。)
悬浮颗粒也没有发生固体到液体的转变。100度依然是固体。
55 度水杯利用的是什么物理原理? - 第21张  | 极客思维

取200mL悬浊液离心分离固体颗粒。
55 度水杯利用的是什么物理原理? - 第22张  | 极客思维

加热至400°C不分解,脱水后颜色变深。200mL悬浊液中提取的固体物质质量约0.1g。(粉末样本留了下来,下次跑SEM的时候顺便做个XEDS就知道是啥了。)

【结论】

大家快去退款吧。理由就写产品和描述不符,产品的储热方式只是最最最原始水比热容储热,描述中的相位变化储存热量可以完全忽略。

55度杯的确没有用廉价的三水合醋酸钠作为导热材料,而是使用了更廉价盐水(广义上的离子盐溶液,非特指氯化钠溶液)作为导热材料。顺便加了<0.5w%的“微米级导热材料颗粒”逗你玩儿。

这个产品彻头彻尾根本没有发生宣传中所说的相变储热。(原文相位变化有误。。我这方面中文没学过,请见谅)
真正的储热原理如下:
55 度水杯利用的是什么物理原理? - 第23张  | 极客思维

也就是内胆中>270mL的水吸收了杯中280mL开水的热量。80mL开水降温到56度,温度变化为44度。吸热约50kJ。而>270mL,23度的室温微米级导热材料升温到56度,温度变化为33度。吸热约40kJ。看上去似乎的确少了一点。。。不过请考虑双层厚重不锈钢内胆以及整个外壁也参与了吸热。还有请考虑到过程中热量散发。

呵呵呵。LKK55度杯果然没有使用廉价的无水醋酸钠。你们高估这个设计了。装开水的瓶子冲冲自来水就凉了,原理和这个一样的,效果绝对更好。我真是太无聊了。。。

作者:野合菌,本文和各方利益无关,纯属好奇。

最后编辑:
作者:管理员
呃...怎么介绍呢?就是个管理员吧~
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