Het ontwerpprincipe van een thermosfles is om een vacuümlaag te gebruiken om de warmteoverdracht te verminderen, waardoor een warmtebehoudseffect wordt bereikt.
Warmteoverdracht vindt voornamelijk op drie manieren plaats: geleiding, convectie en straling.
De vacuüm-afgedichte dubbel- glaslaag elimineert het medium voor geleiding; Omdat er geen materie in een vacuüm is, kan warmte niet via geleiding worden overgedragen.
Op dezelfde manier voorkomt de vacuümlaag ook convectie, omdat er geen luchtstroom is die als convectiemedium kan fungeren.
Bovendien verkleint de vacuümlaag het pad voor warmtestraling. Hoewel een vacuüm straling niet volledig kan voorkomen, verkleint het effectief de mogelijkheid dat warmte wordt overgedragen in de vorm van elektromagnetische golven.
