Pourquoi une eau reste-t-elle chaude dans la bouteille isotherme ?

Véritable allié pour la conservation des boissons, la bouteille isotherme est née de l’imagination de Sir James Dewar en 1892. Ce contenant préserve en effet tout liquide à une température sensiblement égale à celle initiale durant des heures. Cette propriété, il le doit à son mode de conception qui le rend pratique tant pour la préservation du chaud que du froid. Vous désirez savoir pourquoi une bouteille isotherme parvient à conserver longtemps de l'eau chaude ? Nous vous disons tout sur le fonctionnement de cette alternative écologique aux bouteilles d’eau jetables.

La bouteille isotherme, qu’est-ce-que c’est ?

Si l'on s'en réfère à son étymologie, le mot isotherme vient des termes « iso » qui veut dire égale et « thermos » qui désigne le chaud. De ce fait, une bouteille isotherme fait référence à ce contenant qui garde la chaleur. Elle est également connue sous les appellations de thermos, vase de Dewar ou vase d’Arsonval. Ce récipient permet de conserver la chaleur d’une boisson durant 12 heures et le froid pendant 24 heures.

Pour la petite histoire, cet accessoire fut exploité pour la première fois à titre commercial en 1904 par la société allemande Thermos. Le concepteur Sir James Dewar ayant manqué de déposer un brevet pour son invention, la société le fait à sa place. James Dewar perd par la suite le procès intenté contre l’entreprise pour l’obtention des droits d’inventeur.

Pourquoi conserve-t-elle bien de l’eau chaude ?

Si ce contenant est autant plébiscité, c’est surtout en raison de son aptitude à préserver le chaud et le froid des boissons. Pour comprendre comment elle y arrive, il est important d’avoir une idée sur le mode de propagation de la chaleur.

Lorsque vous mettez en contact 2 éléments de température différente, la chaleur va voyager de l’objet le plus chaud vers le plus froid afin de trouver un équilibre thermique. Ce phénomène est illustré par les 3 mécanismes physiques que sont la conduction, la convection et le rayonnement. La confection du vase de Dewar prendra donc compte de ces principes physiques afin de limiter autant que possible ce transfert d’énergie.

La conduction thermique

La conduction thermique est un processus qui se produit lors du contact de 2 objets de diverses températures. La chaleur étant une énergie, elle voyagera de la matière la plus chaude vers la plus froide afin de gagner un certain équilibre. Grâce à une telle circulation d’énergie, les 2 surfaces se retrouveront à la même température. Pour illustration, lorsque vous chauffez de l’eau dans une casserole, celle-ci transmet sa chaleur au liquide qu’elle contient. Notons que certains éléments sont plus conducteurs que d’autres. C’est le cas du métal qui transmet plus vite le chaud.

En ce qui concerne une bouteille ordinaire, une eau chaude réchauffe vite le contenant qui à son tour réchauffe l’air ambiant qui l’environne. De son côté, l’air ambiant refroidit la bouteille qui en fait de même pour son contenu. Grâce au système de la double paroi, la gourde isotherme réduit considérablement ce transfert d’énergie. La paroi interne du contenant est en effet isolée par un vide, limitant ainsi une adaptation à la température ambiante.

La convection thermique

Il faut savoir que la chaleur ne se propage pas qu’au contact de 2 surfaces, elle peut également circuler à travers des particules. Pour illustrer ce principe, lorsque vous passez vos mains au-dessus d’un récipient d’eau chaude, vous sentirez la chaleur du contenu. Les molécules d’air chaud migrent de la base du récipient vers le haut dans le but d’entrer en contact avec des particules d’air frais.

Un contenant ordinaire laisse échapper les particules d’air chaud favorisant un contact avec des molécules d’air frais. En revanche, le thermos freine ce mouvement grâce au confinement de l’air.

Le rayonnement

Il existe en physique un principe simple selon lequel tout corps chaud produit un rayonnement. Ce phénomène est effectué par les ondes électromagnétiques notamment les infrarouges. Par exemple, notre corps se réchauffe au quotidien grâce aux rayons solaires. Aussi, le corps humain émet des rayonnements visibles aux lunettes infrarouges. Dans le cas du vase de Dewar, la paroi interne vient freiner les migrations de chaleur causées par le rayonnement.

Comment est conçue la bouteille thermos ?

Une fois les mécanismes de dispersion de la chaleur mieux cernés, un aperçu du mode de conception du thermos vous sera d’une grande aide. Cela permet en effet de mieux comprendre comment cet accessoire empêche les transferts thermiques.

La bouteille isotherme est confectionnée à partir du principe de l’isolation à double paroi. Concrètement, il s’agit d’un encastrement d’une petite bouteille, suspendue, dans une seconde de plus grande taille, vous en trouverez plus d'information ici. Entre les 2 parois, il est donc laissé un vide afin de remédier au transfert thermique par conduction. Aussi, cet espace qui sépare les doubles parois aide à absorber le phénomène de convection. En effet, le vide permet d’éviter tout transfert de chaleur à travers les mouvements de l’air.

Néanmoins, l’isolation sous vide des parois n’empêche pas le rayonnement thermique. Comme solution, une couche métallique présente à l’intérieur du contenant sert de frein au rayonnement de la chaleur. Les parois internes emprisonnent le rayonnement produit par la boisson chaude et le rayonnement en provenance de l’extérieur est réfléchi par la paroi extérieure.

Enfin, pour empêcher l’eau chaude de s’échapper à travers le déplacement des fluides, une rondelle étanche est disposée au pourtour du couvercle. Cette dernière remplit le rôle d’un isolant. Elle aide à préserver aussi bien les liquides chauds que froids pendant des heures.

La bouteille isotherme conserve-t-elle le froid également ?

Le mode de fabrication du vase de Dewar permet à ce dernier de préserver également le froid des liquides. Dans la mesure où la dispersion de la chaleur est empêchée, il lui est impossible de pénétrer le contenant. Le couvercle et son joint d’étanchéité freinent en effet l’entrée de cette énergie par convection. Pour limiter la conduction, le système de la double paroi remplit son rôle traditionnel. De son côté, le revêtement métallique fait obstacle au rayonnement de la chaleur. Ce système permet au contenant de conserver le froid pendant 24 heures.

Comment bien choisir un thermos ?

Le thermos est aujourd’hui proposé sous des formes et matières variées dont le plastique, l’aluminium, le verre ou encore l’acier inoxydable. Des diverses compositions l’inox est la plus recommandée pour plusieurs raisons.

Né d’un alliage entre le fer, le chrome et le carbone, l’acier inoxydable est une matière saine et stable. De ce fait, elle est hostile à la migration de ses composantes dans les boissons. La gourde en inox possède une durée de conservation optimale relativement à celles en plastique. Pour un achat, misez sur une double paroi en acier inoxydable afin de ne pas vous brûler les mains.

Pour ce qui est de la contenance, elle varie généralement entre 260 ml et 1.5 litre selon vos préférences et vos activités. Prenez en compte la praticité et le nombre de fois que vous pourrez remplir votre contenant au cours de la journée. Une contenance de 500 ml peut convenir beaucoup plus à une séance de sport qu’à une randonnée.

Bien qu’il soit difficile de trouver un thermos entièrement en acier inoxydable, veillez à ce que le joint d’étanchéité n’entre pas en contact avec les boissons. Aussi, assurez-vous que la zone où vous poserez vos lèvres soit en inox.

Pourquoi passer à une bouteille isotherme ?

Le premier avantage que présente ce contenant est la conservation de tout liquide à sa température originelle durant des heures. Néanmoins, vous avez beaucoup plus de raisons d’intégrer cet accessoire à votre quotidien. Elle permet de limiter la pollution générée par les bouteilles et gobelets d’eau jetables en plastique. Il s’agit d’un atout majeur quand on sait que 89 milliards de bouteilles d’eau sont consommées à l’année dans le monde selon le Planetoscope.

Aussi, la bouteille thermos en inox est dépourvue de toute substance nocive, préservant ainsi votre santé des substances nocives tel le BPA (Bisphénol A). Elle est bien plus économique parce que réutilisable à souhait. Ce contenant est résistant et polyvalent, vous pouvez vous en servir pour vos randonnées, séances sportives, journées de travail…

Comment préserver correctement le chaud d’une bouteille isotherme ?

Pour optimiser la durée de conservation d’une boisson dans une bouteille isotherme en inox, certains gestes simples sont à privilégier.

De prime abord, pensez à chauffer l’inox du contenant avant de l’utiliser, cela permet de limiter la perte de chaleur. Pour ce faire, versez de l’eau bouillante dans la gourde puis patientez quelques minutes. Une fois les parois du contenant chaudes, versez à la place de l’eau, la boisson que vous désirez conserver.

En outre, il faudra que le liquide soit le plus chaud possible de sorte à le préserver longtemps. Néanmoins, pour éviter de vous brûler, évitez de le verser lorsqu’il est trop chaud. Notez qu’il y a de fortes chances que le chaud se dissipe au niveau du couvercle. Pour cela, fermez correctement le contenant et gardez-vous de l’ouvrir fréquemment.

Par ailleurs, il est important de réduire au maximum l’air dans votre thermos. N’hésitez donc pas à remplir entièrement le contenu.

Vous en savez à présent plus sur le mode de fonctionnement d’une bouteille isotherme. Au-delà de sa praticité et son aspect économique, ce contenant est indispensable pour un mode de vie éco responsable. Enfin, prêtez une attention particulière à la matière de l’accessoire afin d’en profiter sur le long terme.