原文標(biāo)題：《冰涼的手和燙傷的嘴，抱著保溫杯的我想入非非……》
叮~ 您的冬天即將送達(dá)，請(qǐng)前往門(mén)口領(lǐng)取
立冬時(shí)節(jié)將至氣溫愈加寒冷
小編的手手被凍的快要失去知覺(jué)了，甚至難以敲擊鍵盤(pán)飯碗不保
在此危急時(shí)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(jié)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(shí)候就有人要搶答了，熱就是溫度高，冷就是溫度低。
這話沒(méi)毛病，溫度是表示物體冷熱程度的物理量。那么從微觀上來(lái)看，什么是溫度呢？
溫度是物體分子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。
比如，這樣是溫度高~：
這樣是溫度低~：
熱傳遞
熱傳遞是通過(guò)熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
熱對(duì)流
流體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)位移的熱量傳遞過(guò)程。
熱輻射
一切溫度高于絕對(duì)零度的物體都能產(chǎn)生熱輻射，將熱量以輻射的形式傳出。
熱傳導(dǎo)
當(dāng)兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸或者同一物體內(nèi)部存在溫差時(shí)，就會(huì)通過(guò)物體內(nèi)部分子、原子和電子的微觀振動(dòng)、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(guò)與空氣、杯壁的熱傳導(dǎo)來(lái)實(shí)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(lái)是熱的。
保溫杯是雙層構(gòu)造，在外殼和內(nèi)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(nèi)膽的碰撞，從而減少熱傳導(dǎo)與熱對(duì)流；同時(shí)，在保溫杯的內(nèi)膽鍍銅或者銀，能夠反射熱輻射，有效降低通過(guò)輻射丟失的熱量。
我和手中這杯熱水也就相隔了億點(diǎn)點(diǎn)距離吧~
真空
真空這個(gè)詞并不陌生，在給定空間內(nèi)低于一個(gè)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(jiǎn)稱真空度）：
低真空領(lǐng)域：105~103 Pa
中真空領(lǐng)域：103~10-1 Pa
高真空領(lǐng)域：10-1~10-5 Pa
超高真空領(lǐng)域：10-5~10-8 Pa
極高真空領(lǐng)域：< 10-8 Pa
一提到真空，大家首先想到的會(huì)是什么呢？
小編猜測(cè)大家一定會(huì)想到太空和宇航員，太空之中氣體稀薄，無(wú)法呼吸，所以宇航員需要穿上航天服，通過(guò)氧氣瓶來(lái)維持呼吸。
難道保溫杯是宇航員在太空制作好后再運(yùn)回地球的嗎？那四舍五入小編也是去過(guò)太空的人了？
欸嘿，如果是這樣，小編應(yīng)該買(mǎi)不起保溫杯！
那么日常生活中所用的真空是如何實(shí)現(xiàn)的呢？在好奇心的驅(qū)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(jī)械、物理、化學(xué)或物理化學(xué)的方法從真空腔體中高速地排出氣體，以達(dá)到產(chǎn)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(yùn)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(zhuǎn)子、旋轉(zhuǎn)翼和泵體所構(gòu)成。在旋片泵的腔體內(nèi)安裝一個(gè)偏心的轉(zhuǎn)子，旋轉(zhuǎn)翼通過(guò)彈簧與轉(zhuǎn)子連接，依靠離心力和彈簧的張力使旋片頂端與泵腔的內(nèi)壁保持接觸。
電機(jī)帶動(dòng)偏心轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，泵體和旋轉(zhuǎn)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(shí)，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(shí)，從排氣口排出氣體，通過(guò)不斷抽出腔內(nèi)氣體以獲得真空環(huán)境。
油封式旋片泵操作簡(jiǎn)單，能夠在大氣壓下使用，但是旋片泵使用的油會(huì)揮發(fā)，進(jìn)入真空腔體。小編回想起做實(shí)驗(yàn)時(shí)，樣品都被機(jī)油污染了！
渦輪式干泵
渦輪式干泵由兩個(gè)渦線共軛，相位像差 180° 的渦旋轉(zhuǎn)子和渦旋定子構(gòu)成，在兩個(gè)渦旋體之間形成一系列月牙型壓縮腔體。在渦旋體中心開(kāi)有排氣口，渦旋體周邊開(kāi)有吸氣口。隨著渦旋轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)，壓縮腔體的體積逐漸減小，并向著中心的排氣口運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)吸入氣體、壓縮和排出氣體的過(guò)程。在轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，壓縮腔周期性的變化，實(shí)現(xiàn)連續(xù)抽氣。
分子泵
分子泵的的核心部件是旋轉(zhuǎn)葉片和固定葉片，旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)速高達(dá) 1800~90000 rpm，葉片外端速度可達(dá)數(shù)百 m / s，接近分子的平均速度，泵內(nèi)有多組相間的旋轉(zhuǎn)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(dāng)氣體分子與高速旋轉(zhuǎn)的葉片發(fā)生碰撞時(shí)，獲得垂直于葉片表面方向的動(dòng)量，與固定葉片碰撞之再次飛向下一個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片，最終被彈出排氣口，使得氣體分子運(yùn)動(dòng)至排氣口的概率大于運(yùn)動(dòng)至吸氣口的概率，從而達(dá)到抽氣的目的。
分子泵是一種高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械泵，可以達(dá)到極高的真空度。但是，分子泵無(wú)法在大氣壓下工作，且對(duì)固體異物非常脆弱，因此在吸氣口安裝保護(hù)網(wǎng)過(guò)濾雜物，
升華泵
升華泵的抽氣機(jī)理是化學(xué)吸附。主要部件是由活性金屬鈦（Ti）制作的燈絲，通過(guò)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(xué)活性高，對(duì)氮、氧和一氧化碳等活性氣體具有比較強(qiáng)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(shí)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(nèi)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(dá)到連續(xù)抽氣的目的。
離子泵
離子泵由強(qiáng)磁鐵、蜂窩狀陽(yáng)極、鈦（Ti）陰極構(gòu)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(chǎn)生離子，離子撞擊陰極而被陰極捕捉，同時(shí)也產(chǎn)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(nèi)壁連續(xù)形成活性膜，繼續(xù)和氣體分子反應(yīng)，從而不斷進(jìn)行排氣。由于磁場(chǎng)的存在，陰極放電可維持在極低的壓強(qiáng)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(dá)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(jí)冷臺(tái)上，設(shè)置屏蔽罩和擋板，溫度維持在 80 K。二級(jí)冷臺(tái)維持在 15 K，上面設(shè)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?dú)?、氧氣?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(nèi)側(cè)的吸附劑上，能夠達(dá)到極高真空（10^（-11）Pa）。
沒(méi)想到竟然有這么多方法制造真空，小編真是大開(kāi)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(shí)際情況進(jìn)行選擇，否則難以達(dá)到真空的效果，還有可能損壞泵體。
看來(lái)
想要暖手又暖心
用保溫杯是不行了
真是魚(yú)與熊掌不可兼得
所以
參考資料：
[1] 郭方準(zhǔn).實(shí)用真空技術(shù): 真空技術(shù) [M]. 大連理工大學(xué)出版社，2012.
[2] 孫松剛.多腔渦旋真空干泵設(shè)計(jì)理論與結(jié)構(gòu)改進(jìn) [D]. 東北大學(xué).
[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(dǎo)和對(duì)流_嗶哩嗶哩_bilibili
本文來(lái)自微信公眾號(hào)：中科院物理所 （ID：cas-iop），作者：荔枝果凍
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