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     O elemento principal de uma garrafa térmica é uma ampola de vidro de parede dupla, com o espaço entre as paredes evacuado. A ampola de vidro é frágil, e por isso ela é envolvida por um invólucro externo de plástico ou metal. Na maioria das garrafas, a ampola pode ser removida. Além do vácuo entre as paredes, é comum que o vidro da ampola seja prateado (como um espelho) para reduzir a radiação infravermelha. A combinação do vácuo e do prateamento reduz significativamente a transferência de calor por convecção, condução e radiação.
     Então, por que líquidos quentes numa garrafa ainda assim resfriam? Por que não existem isolantes perfeitos. Sempre há alguma perda de calor através da tampa, por melhor que seja o isolante térmico utilizado. Além disso, o próprio vidro transfere um pouco de calor por condução na parte superior da ampola, onde as duas paredes se encontram. Por isso, assim que colocamos o líquido quente no interior da garrafa, ele vai se esfriando, embora muito lentamente.