As garrafas térmicas são recipientes destinados a impedir a troca de calor entre seu conteúdo e o meio ambiente. Foi originalmente desenvolvida por volta de 1890 por James Dewar para armazenar gases liqüefeitos mantidos em temperaturas muito baixas. Em virtude da simplicidade com que são construídas e facilidade de manejo que oferecem, passaram a ter um amplo emprego; as mais conhecidas são as de uso doméstico, que servem para manter os líquidos quentes ou frios por longos períodos de tempo.
Existem apenas três maneiras pelas quais o calor pode ser transferido de um meio a outro: a condução, a convecção e a radiação. A transferência por condução ocorre de modo mais acentuado nos sólidos; decorre da transmissão do movimento molecular por colisões entre as moléculas. Na convecção, transferência de calor que se observa nos líquidos e gases, as moléculas aquecidas e, portanto, menos densas, tomam as partes superiores do recipiente que contém o fluido, enquanto as partículas frias vão para o fundo do recipiente. Funcionam dessa forma os sistemas de aquecimento por serpentina. A transferência por radiação decorre da propriedade que todo corpo tem de emitir radiação eletromagnética (na faixa do infravermelho) que, ao atingir um material, é absorvida por este e sua energia é transformada em calor.

As garrafas térmicas são constituídas basicamente de um vaso de vidro com paredes duplas, distanciadas entre si cerca de1 cm. No processo de fabricação, o ar é retirado (parcialmente, pois é impossível obter o vácuo perfeito) do espaço entre as paredes através de um orifício que a seguir é selado. Com isso reduz-se consideravelmente a transferência de calor tanto por condução como por convecção.

Para que seja mínima a transferência por radiação, as superfícies das paredes são revestidas de prata, o que as torna altamente espelhadas. Assim as radiações são refletidas internamente sem que haja transmissão para o exterior. Como o vidro é muito frágil, o vaso é acondicionado em um recipiente de metal ou plástico. A rolha para fechamento da garrafa é geralmente oca e feita de borracha ou plástico, que oferecem bom isolamento térmico.

Não existem isolantes perfeitos, há sempre alguma perda de calor através da tampa, por melhor que seja o isolante térmico utilizado. Assim, se colocarmos líquido quente no interior da garrafa, o líquido vai se esfriando, embora muito lentamente.