「55 度水杯」利用的是什么物理原理？ - 知乎

　　腾讯新闻链接：腾讯新闻发明家设计出了一款水杯，100摄氏度的开水倒入杯中，摇一摇（约1分钟），便可使水温速降至55摄氏度左右，并保温3小时。如果把凉水注入杯中，摇一摇，水温也可快速升至55摄氏度左右。这是运用了什么物理原理？

　　更新一下，看野合菌的拆解我高估了这个杯子，其实就是个里面带夹层水的保温杯.

　　夹层的冷水体积和容积基本1：1了, 冷水温度22度，热水温度90度左右，（22+90）/ 2 = 56，外层保温材料让降温曲线出现一个较长的平台期，升温效果 （52 + 22）/ 2 = 37

　　连续两杯热水（52+90）/ 2 = 71，其实官网给出的数据已经暗示够明确了。

　　我的原答案里说的很明确，我只是“猜测”是相变原理，中间夹层“可能是”三水合醋酸钠，就别说打我脸了。。。

　　不过似乎也有拆开道出乳白色相变液的杯子，不知道哪个是正品啊，反正我个人觉得不是很实用，价格也略坑。

　　以下为原答案

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　　猜测应该是杯壁夹层填充了一些容易在略高于室温发生相变（相变_百度百科

　　）的材料（相变材料_百度百科

　　），通过相变吸收热水的热量使其降温。之后再倒入冷水再次发生相变将热量放出加热冷水。

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　　相变的时候温度不变，但会有较多热交换（潜热_百度百科

　　），最常见的例子就是水和冰的变化了，冰融化成水要吸收大量的热，所以人们用冰块来降温。

　　我猜这种杯子里应该填充了一种相变温度在55度左右，相变热较大的材料。该材料低于55度时处于相A，高于55度处于相B，55度时相变，有较多热交换

　　初始状态该材料处于第一种相A（你可以想象成冰），这时候倒入100度的水，该材料吸收大量的热转化为第二种相B（想象成冰吸收热化成水），由于相变温度大约55度，相变时温度不变，所以很快水温就达到平衡了。

　　当水温降低时，该材料又能释放刚才吸收的热变回相A，同时保持杯内温度为55度。当全部材料都相变成A时保温效果就没了。

　　若材料处于相B状态，倒入冷水的时候，材料放热变为相A，释放的热量将水加热。

　　所以我推测，这个水杯并不能一直加热凉水到温水，而只有在吸收过热水的能量后才能加热凉水。

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　　经过 @cloak shining

　　评论中的提示，搜了一下，找到了这篇文章：三水醋酸钠相变储能性能的实验研究

　　其中使用了92%三水合醋酸钠作蓄热剂，5%十二水合磷酸一氢钠作成核剂，3%明胶作增稠剂的时候相变温度刚好是55度。

　　评论里有同学提到水的比热很大，这得多少相变材料啊。相变涉及到物态转化，一般都比较大，查了下，三水合醋酸钠文献报道的相变热是227.54 kJ/kg(Phase change performance of sodium acetate trihydrate with AlN nanoparticles and CMC

　　)，水的比热容是4.2kJ/KG.K 也就是相同重量的三水合醋酸钠完全相变可以让水降温227.54/4.2=54度。

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　　以上仅为个人推测。

　　楼上都是学傻了的，都没有买过真杯子。

　　我也是学化学的，买了一个55度杯子。

　　我觉得，这个杯子夹层里装的是……………………………………………………………………………………水，或者说可能是溶解了一些东西（比如说盐）的水……

　　为什么呢？

　　首先我们看这个杯子的外形，够大，外观看应该和普通杯子的600 mL左右的类似

　　但是我们看内胆…………其实官方没有说的一个事，或者说故意回避说的吧，内胆只有……………………280 mL…………

　　卧槽，我背着这么重的水杯只装这么点水！那中间夹层装的什么？

　　其实摇一摇，能够发现，从摇晃的手感和质量以及声音上能够听出来，这里面绝对不会是什么石蜡之类的高粘度流体。而且不会是什么相变物质，因为这里面温度高或者温度低都是一些感觉粘度低的液体，温度高低从外界来感觉没有什么变化。

　　那么为什么推测是水呢？

　　首先，从重量，水的密度是很大的，这里面的液体摇晃起来感觉和水差不多，密度更高或者更低的液体我也在平时用过，手感不一样，但是像石油醚，乙醇之类的也有可能，下面会说为什么不是

　　然后，楼上都说55℃是相变导致吸放热来控制温度，其实，没那么麻烦，你可以试试拿两瓶差不多体积的水，一个是开水一个室温，混合后就是55℃附近，毕竟是人喝的，谁会管你是50℃还是45℃，不热能喝就行。这个杯子就是利用内胆是一层不锈钢或者铝合金材料，导热特别快，摇晃几下就能差不多内外热平衡，跟混合差不多。

　　接着，为什么是水而不是相变材料？成本是一方面，另一方面，那用的都是什么东西，大都是一些有机物，而这个杯子外层是塑料，时间久了必然会有溶解溶涨之类的，更何况万一这些东西进入了内层的饮用水里，搞出事来怎么办？

　　最后，为什么要用水？第一便宜，第二比热容大，第三无毒

　　其实就是个外表设计还不错的普通杯子，原来我有一个铝合金的杯子，每次接完热水我就用自来水冲一会儿，1分钟就凉了。买了新杯子还挺节约水。

　　就是一个缺点，真的又大又重又少盛水，卖那么贵真心不值

　　我记得我高中同学是这样推销的。

　　第一次100降到55

　　第二次0升到55

　　第三次100半小时后降到55

　　这不是有病呢嘛！！！你有100和0度可以喝的水，你为什么不混合一下喝！！

　　引用一段话吧：三水醋酸钠，92％该物质作为储热剂，5％十二水磷酸1氢钠作为形核剂，3％明胶做增稠剂，相变温度正好55度

　　并且虽然很多材料的相变温度都在这附近，但是这个配方最便宜并且虽然很多材料的相变温度都在这附近，但是这个配方最便宜。

　　顺便微信上一友邻拆了三个杯子后，自己就做了复制品出来，成本大概几十块来着，想要买着骗女友的找他买= =

　　以下实验是为了证明55度杯用的不是相变材料。

　　首先，拆一个杯子：

　　杯子的底部。可以看到中间是一个内圆角螺钉。

　　因为拧不开，就用了暴力点的办法——电钻……

　　用电钻直接在螺钉的口上打个小眼，把里面的填充物慢慢倒出来。

　　填充物约220ml，无味，不粘稠。

　　液体中有悬浮物，静置后会沉降。

　　以下分析填充物：

　　填充物的TGA：

　　当温度升高到近90°C时，填充物已经失重98%。

　　DSC（30~80°C）：

　　上面的图是填充物的，下面的图是去离子水的。

　　填充物的DSC曲线和去离子水的DSC曲线相仿，纵轴（热流变化值）很小，在30~80°C 范围内没有明显的相变行为。

　　而一般相变材料在包含相变点的温度范围内的DSC曲线应该类似于下图，在相变温度点有一个明显的热焓峰：

　　另外，在把填充物倒出来以后，又在无填充物和往里面加入约220ml的自来水的情况下重复了一下热水-凉水的实验。

　　55 杯：

　　水起始温度 99 °C

　　摇晃一分钟后 55 °C

　　热水倒掉加入25 °C自来水

　　再次摇晃一分钟后 39 °C

　　去掉填充物

　　水起始温度 98 °C

　　摇晃一分钟后 80 °C

　　填充自来水后

　　水起始温度 96 °C

　　摇晃一分钟后 57 °C

　　热水倒掉加入25 °C自来水

　　摇晃一分钟后 34 °C

　　就算只用自来水填充也可以达到类似的效果……

　　相变材料的应用通常是利用其在相变温度点的潜热进行热能存储或释放。如果里面填的是相变材料，倒入一杯热水之后，再加入的凉水应该不止升温到39°C。