呆呆萌

备注:
https://www.lukou.com/daidai

【转自知乎】「55 度水杯」利用的是什么物理原理?大家别再上当了!!

信息量略大,我做了些整理,把最精华的部分搬过来,并做整理,原创不是我哈。


【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。



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。




而通过查询专利,可以看到,正版55度杯的原理应该是:



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?

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【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。

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。

把这些水加热到100°C。



把这些水倒入杯中,vortexing一分钟。

温度显示56°C。


倒出热水,倒入室温水(23°C),同样vortexing一分钟,温度显示36°C。

到目前为止,和官网提供的信息是基本吻合的。
(来源:55°杯)

当然,官网还不止一处提到杯子的工作原理:


(上为图1,来源lkk淘宝旗舰店。)
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?!!)
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【产品验证】
废了九牛二虎之力我砸开了这个外壳(图1:007)
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)。。。


差点想用液氮冷冻然后直接敲碎(cryofracture)

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。。。

等等,顶部貌似有个奇怪的螺丝。。。

把螺丝下掉。。

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)

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)。


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:




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。

取200mL悬浊液离心分离固体颗粒。



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。)
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【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:


也就是内胆中>270mL的水吸收了杯中280mL开水的热量。
280mL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。。。

--------------------------央视也参与了调查-------------

更新:骗人的!骗人的!
央视终于出手了,揭秘55度杯。
http://news.cntv.cn/2015/01/25/VIDE1422172923122950.shtml
理化分析测试中心告诉你:
没有什么相变材料,没有什么神话,就是盐水和极少量的金属!跟实用新型专利上描述的完全不符合,就是一个骗人的东西!






我想补充一些的是,如果大家对他们的广告看得够仔细的话,是会发现一些“端倪”的。
大家请看。


也就是说,第一杯水必须是热水,通过加入热水(暂且认为是100度的开水),摇晃,使相变材料相变吸热,来降低温度,一直到55度。此时,把杯里的水喝完,就到了上图使用说明中的情景一情景二阶段了。这个时候,你可以选择继续加热水,那么使用说明说了,得间隔一个小时才能降温到55度了(因为相变材料已经相变了,吸不了热了);而如果你选择这个时候加冷水(杯子太开心了,商家太开心了!),那么摇晃一把之后,相变材料又因为外界温度过低,又反向相变,这个时候就放热放热放热,一直把冷水加热到55度。好,商家的使用说明就是这个样子,那么问题来了:
当我啥也没有做过,第一杯水就是放冷水,摇晃一分钟,能变成55度吗?
当我第一杯水加了热水,摇晃降温后,第二杯水立马再加热水,热水还能降温吗?(答案其实在使用说明中已经有了)
当我第一杯水放热水,但是热水的温度只有65度,摇晃,等到降温到55度,我喝完,然后第二杯水放冷水,再摇晃,冷水能到55度吗?

我相信,以上的三个问题,答案都是否定的。(欢迎大家做实验。 @滕腾 快啊!)
其实原理很简单,杯子里藏了一个美国小男孩, 哦不,其实是相变材料,用来储温的,且比热容不小,当一开始的时候,必须是需要水温大于55度的,再接下去,必须是水温小于55度的,再接下去,必须又是要大于55度的……(每一杯水加入的间隔时间不长的情况下)
所以这个杯子最大的用处就是能够把第一杯开水快速冷却。
那使用说明中说的第二杯水的两个场景呢?我想说,关于场景一,你为什么不把第一杯开水和第二杯冷水混合了直接喝啊?关于场景二,为什么不直接放到开口容器中让开水自己凉快1个小时啊。
广告和新闻让人产生的最大误解就是:不管开水和冷水,不论什么时候加进去,摇一摇,都可以变成55度。稍微懂一些物理常识的人,就知道能量守恒,光靠你摇的那点儿功,顶个毛用啊。没有外部能源,那就只可能是内部材料上想办法了。这个创意还是不错的!
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补充,有知友说可以用来冷却给婴儿的奶粉,这是个好主意。家里平时用恒温60度的开水,入口稍稍感觉有点儿热,55度应该是一个不错的温度。
广大知友表示55度给小孩喂奶粉会烫死他的,囧,没娃,没经验不知道啊。

原贴链接:http://www.zhihu.com/question/26441584

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