保温杯中的科学:为什么手捧热水却感受不到温暖?

作者: 荔枝果冻

来源: 中科院物理所

发布日期: 2022-11-06 11:35:01

文章探讨了为什么手捧保温杯中的热水却感受不到温暖,从物理学角度解释了温度、热传递和保温杯的保温原理,并介绍了真空泵的不同类型及其工作原理。

冰凉的手和烫伤的嘴,抱着保温杯的我想入非非。

立冬时节将至,气温愈加寒冷,小编的手手被冻的快要失去知觉了,甚至难以敲击键盘,饭碗不保。在此危急时刻,若能手捧一杯热水,暖手又暖心。想到这里,小编立刻拿起保温杯,倒上一杯热水,捧在手心,结果只感受到了金属的透心凉。明明手捧热水,为啥我感受不到温暖?

温度是表示物体冷热程度的物理量。从微观上来看,温度是物体分子运动的剧烈程度,是物体分子平均动能的标志。热传递是通过热传导、热对流和热辐射来实现的。热传导是通过物体内部分子、原子和电子的微观振动、位移和相互碰撞而发生能量传递现象,使得两部分温度趋向相同。

保温杯是双层构造,在外壳和内胆中间加入真空层,由于真空层气体密度低,缺少气体分子与内胆的碰撞,从而减少热传导与热对流;同时,在保温杯的内胆镀铜或者银,能够反射热辐射,有效降低通过辐射丢失的热量。

真空这个词并不陌生,在给定空间内低于一个大气的气体状态称之为真空状态。真空有不同的程度(简称真空度):低真空领域:10^5~10^3 Pa;中真空领域:10^3~10^-1 Pa;高真空领域:10^-1~10^-5 Pa;超高真空领域:10^-5~10^-8 Pa;极高真空领域:< 10^-8 Pa。

真空泵是指利用机械、物理、化学或物理化学的方法从真空腔体中高速地排出气体,以达到产生、改善和维持真空的目的。根据工作原理的不同,可以分为气体搬运方式和吸附方式两种。

没想到竟然有这么多方法制造真空,小编真是大开眼界了,但不同的真空泵使用条件也不尽相同,需要根据实际情况进行选择,否则难以达到真空的效果,还有可能损坏泵体。看来想要暖手又暖心用保温杯是不行了,真是鱼与熊掌不可兼得。

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