德语科普：Warum halten Thermoskannen Kaffee heiß?

Thermoskannen begleiten uns das ganze Jahr: Am Strand, im Wald, im Schnee. Das handliche Gefäß hält Kaffee, Tee und Glühwein heiß und Limonade kalt. Wie macht die Thermosflasche das?

Ein kleines Gefäß schenkt uns nun schon seit etwa hundert Jahren Unabhängigkeit von Kühlschrank und Herd: die Thermoskanne. In ihr bleibt Kaffee lange heiß und Limonade erfrischend kühl. Und das ohne Elektronik oder Thermoelemente. Doch woher kommt dieser Effekt, der die Naturgesetze auf den Kopf zu stellen scheint?

 

"Die Thermoskanne unterbricht den Temperaturfluss und gleichzeitig auch die Wärmestrahlung", sagt Matthias Born von der Philipps-Universität Marburg. In einer normalen Keramik-Kanne gibt heißer Kaffee Wärme ab, indem er die umgebende Luft erhitzt und Wärmestrahlung aussendet. Bei der Limonade ist es genau umgekehrt: Sie bekommt von der wärmeren Umwelt Energie zugeführt. Denn Wärmeenergie fließe immer von warm nach kalt, erklärt der Physiker. Am Ende erreichen beide Getränke schließlich Raumtemperatur - zum Ärgernis des durstigen Menschen, denn weder kalter Kaffee noch lauwarme Limonade sind besonders beliebt.

 

Vakuum und Spiegel lassen Wärme weder rein noch raus

 

"Vakuum und Spiegelung verhindern bei der Thermoskanne den Temperaturausgleich mit der Umwelt", sagt Born. Sie besteht aus zwei verspiegelten Flaschen, die durch ein Vakuum getrennt sind und sich nur an der Öffnung berühren. Wärme braucht ein Trägermedium, das Vakuum aber verhindert, dass die heiße Innenflasche Wärme abgibt. Ihre spiegelnde Oberfläche sorgt außerdem dafür, dass die Wärmestrahlung nach innen reflektiert wird und somit im Kaffee bleibt.

 

Bei der kühlen Limonade isoliert das System in gleicher Weise nach außen, erklärt Born: Die warme Umgebungsluft kommt nicht in Kontakt mit der kalten Innenflasche und die verspiegelte Außenflasche schirmt die Wärmestrahlung der Umwelt ab.

 

Irgendwann erreichen Kaffee, Tee, Wasser und Limonade aber trotzdem Raumtemperatur, denn die Wärmeisolation einer Thermoskanne ist nicht perfekt. An der Verbindungsstelle von Außen- und Innenflasche beispielsweise findet immer etwas Wärmeaustausch statt. Er ist aber gering genug, um den flüssigen Inhalt einen Tag lang heiß oder kalt zu halten.