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立冬時節(jié)將至氣溫愈加寒冷

小編的手手被凍的快要失去知覺了甚至難以敲擊鍵盤飯碗不保

在此危急時刻若能手捧一杯熱水暖手又暖心

想到這里小編立刻拿起保溫杯倒上一杯熱水捧在手心結果只感受到了金屬的透心涼

明明手捧熱水為啥我感受不到溫暖？

溫度

那么什么是溫度呢？這時候就有人要搶答了，熱就是溫度高，冷就是溫度低。

這話沒毛病，溫度是表示物體冷熱程度的物理量。那么從微觀上來看，什么是溫度呢？

溫度是物體分子運動的劇烈程度，是物體分子平均動能的標志。
比如，這樣是溫度高~：

這樣是溫度低~：

熱傳遞

熱傳遞是通過熱傳導、熱對流和熱輻射來實現(xiàn)的。

熱對流

流體內部質點發(fā)生相對位移的熱量傳遞過程。

熱輻射

一切溫度高于絕對零度的物體都能產生熱輻射，將熱量以輻射的形式傳出。

熱傳導

當兩個溫度不同的物體相互接觸或者同一物體內部存在溫差時，就會通過物體內部分子、原子和電子的微觀振動、位移和相互碰撞而發(fā)生能量傳遞現(xiàn)象，使得兩部分溫度趨向相同。

杯子里的熱水主要是通過與空氣、杯壁的熱傳導來實現(xiàn)熱量的傳遞，熱水溫度下降，杯子溫度上升，使得手中的這杯水摸起來是熱的。

保溫杯是雙層構造，在外殼和內膽中間加入真空層，由于真空層氣體密度低，缺少氣體分子與內膽的碰撞，從而減少熱傳導與熱對流；同時，在保溫杯的內膽鍍銅或者銀，能夠反射熱輻射，有效降低通過輻射丟失的熱量。
我和手中這杯熱水也就相隔了億點點距離吧~

真空

真空這個詞并不陌生，在給定空間內低于一個大氣壓的氣體狀態(tài)稱之為真空狀態(tài)。
真空有不同的程度（簡稱真空度）：低真空領域：105~103 Pa中真空領域：103~10-1 Pa高真空領域：10-1~10-5 Pa超高真空領域：10-5~10-8? Pa極高真空領域：< 10-8? Pa
一提到真空，大家首先想到的會是什么呢？
小編猜測大家一定會想到太空和宇航員，太空之中氣體稀薄，無法呼吸，所以宇航員需要穿上航天服，通過氧氣瓶來維持呼吸。
難道保溫杯是宇航員在太空制作好后再運回地球的嗎？那四舍五入小編也是去過太空的人了？

欸嘿，如果是這樣，小編應該買不起保溫杯！

那么日常生活中所用的真空是如何實現(xiàn)的呢？在好奇心的驅使下，小編發(fā)現(xiàn)了這款神器——真空泵！

真空泵

真空泵是指利用機械、物理、化學或物理化學的方法從真空腔體中高速地排出氣體，以達到產生、改善和維持真空的目的。根據(jù)工作原理的不同，可以分為氣體搬運方式和吸附方式兩種。

油封式旋片泵

油封式旋片泵屬于低真空泵，工作范圍在10-1~10-5 Pa。主要由偏心轉子、旋轉翼和泵體所構成。在旋片泵的腔體內安裝一個偏心的轉子，旋轉翼通過彈簧與轉子連接，依靠離心力和彈簧的張力使旋片頂端與泵腔的內壁保持接觸。

電機帶動偏心轉子轉動時，泵體和旋轉翼所包圍的兩部分空間體積不斷變化。與吸氣口相通的空間體積增大時，氣壓降低，從吸氣口吸入氣體；與排氣口相通的空間體積減小時，從排氣口排出氣體，通過不斷抽出腔內氣體以獲得真空環(huán)境。
油封式旋片泵操作簡單，能夠在大氣壓下使用，但是旋片泵使用的油會揮發(fā)，進入真空腔體。小編回想起做實驗時，樣品都被機油污染了！

渦輪式干泵

渦輪式干泵由兩個渦線共軛，相位像差180°的渦旋轉子和渦旋定子構成，在兩個渦旋體之間形成一系列月牙型壓縮腔體。在渦旋體中心開有排氣口，渦旋體周邊開有吸氣口。隨著渦旋轉子的運動，壓縮腔體的體積逐漸減小，并向著中心的排氣口運動，從而實現(xiàn)吸入氣體、壓縮和排出氣體的過程。在轉子運動過程中，壓縮腔周期性的變化，實現(xiàn)連續(xù)抽氣。

分子泵

分子泵的的核心部件是旋轉葉片和固定葉片，旋轉葉片轉速高達1800~90000 rpm，葉片外端速度可達數(shù)百m/s，接近分子的平均速度，泵內有多組相間的旋轉葉片和固定葉片，按一定角度傾斜放置，葉片角度越大，排氣速度越大。

當氣體分子與高速旋轉的葉片發(fā)生碰撞時，獲得垂直于葉片表面方向的動量，與固定葉片碰撞之再次飛向下一個旋轉葉片，最終被彈出排氣口，使得氣體分子運動至排氣口的概率大于運動至吸氣口的概率，從而達到抽氣的目的。

分子泵是一種高速旋轉的機械泵，可以達到極高的真空度。但是，分子泵無法在大氣壓下工作，且對固體異物非常脆弱，因此在吸氣口安裝保護網(wǎng)過濾雜物。

升華泵
升華泵的抽氣機理是化學吸附。主要部件是由活性金屬鈦（Ti）制作的燈絲，通過電流加熱燈絲，使得金屬鈦升華并吸附沉積在冷的泵體壁面上，形成一層鈦膜。由于鈦的化學活性高，對氮、氧和一氧化碳等活性氣體具有比較強烈的吸附作用，并生成氮化鈦、碳化鈦和氧化鈦等穩(wěn)定的化合物，從而實現(xiàn)排氣的目的。

鈦膜上已吸附氣體分子的位置不能再吸附氣體。因此，升華泵內的燈絲必須不斷地升華，使泵體壁面上沉積新的鈦膜，才能達到連續(xù)抽氣的目的。

離子泵

離子泵由強磁鐵、蜂窩狀陽極、鈦（Ti）陰極構成。離子泵的基本原理是在兩電極之間加上足夠大的電壓，電離氣體分子從而產生離子，離子撞擊陰極而被陰極捕捉，同時也產生濺射效果。陰極材料用金屬Ti制作，金屬Ti被濺射后，在腔體的內壁連續(xù)形成活性膜，繼續(xù)和氣體分子反應，從而不斷進行排氣。由于磁場的存在，陰極放電可維持在極低的壓強下。

低溫泵

低溫泵的工作原理是利用氣體在超低溫表面發(fā)生物理吸附而達到排氣的效果，是獲得潔凈真空的一種有效、快捷的方法。

低溫泵的一級冷臺上，設置屏蔽罩和擋板，溫度維持在80 K。二級冷臺維持在15 K，上面設置低溫罩和活性炭吸附劑。
水蒸氣凝固在80 K屏蔽罩和80 K的擋板上；氮氣、氧氣和 氬氣凝固在15 K低溫罩上；氫氣、氦氣和氖氣被吸附在15 K低溫罩內側的吸附劑上，能夠達到極高真空（10-11?Pa）。

沒想到竟然有這么多方法制造真空，小編真是大開眼界了，但不同的真空泵使用條件也不盡相同，需要根據(jù)實際情況進行選擇，否則難以達到真空的效果，還有可能損壞泵體。

看來
想要暖手又暖心
用保溫杯是不行了
真是魚與熊掌不可兼得

所以

參考資料：

[1] 郭方準. 實用真空技術:真空技術[M]. 大連理工大學出版社, 2012.

[2] 孫松剛. 多腔渦旋真空干泵設計理論與結構改進[D]. 東北大學.

[3] HiPace渦輪分子泵 - 知乎 (zhihu.com)

[4]?鈦升華泵_百度百科 (baidu.com)

[5]?低溫泵_百度百科 (baidu.com)

[6]?熱傳導和對流_嗶哩嗶哩_bilibili

編輯：荔枝果凍