הקדמה
אין אונדזער שנעל -פּייסט מאָדערן לעבן, די פיייקייט צו פירן אַ פּייפּינג -וואַרעם גלעזל פון קאַווע בעשאַס אַ פריזינג ווינטער קאַמיוט אָדער אייז - קאַלט וואַסער אויף אַ סקאָרטשינג זומער שפּאַציר איז עפּעס וואָס מיר אָפט נעמען פֿאַר געגעבן. אין די האַרץ פון דעם וואָכעדיק קאַנוויניאַנס איז אַ רימאַרקאַבלי סאַפיסטאַקייטיד שטיק פון טהערמאָדינאַמיק ינזשעניעריע: די וואַקוום קאָלבע. צי איר רופן עס אַ טערמאַס, אַ דעוואַר שיף אָדער פשוט אַ אַרומפאָרן באַפאַלן, דעם קאַנטיינער דיפייז אַמביאַנט טעמפּעראַטורעס פֿאַר שעה אויף סוף.
פֿאַר די דורכשניטלעך באַניצער, די מעקאַניזאַם איז כּמעט מאַדזשיקאַל. ווי קענען אַ פּשוט מעטאַל אָדער גלאז צילינדער האַלטן ליקווידס בוילינג הייס בשעת די יקסטיריער בלייבט קיל צו די פאַרבינדן, אָדער פאַרקערט, האַלטן ייַז פאַרפרוירן האַרט בשעת די אַרויס פילז וואַרעם? דער ענטפער ליגט נישט אין קאָמפּלעקס עלעקטראָניק אָדער כעמיש ריאַקשאַנז, אָבער אין דער עלעגאַנט פיזיק פון היץ אַריבערפירן און די שאַפונג פון אַ כּמעט - גאַנץ וואַקוום. פארשטאנד די וויסנשאַפֿט הינטער די כלים ריווילז אַ פאַסאַנייטינג ינטערפּליי פון פיזיק, מאַטעריאַל וויסנשאַפֿט און מאַנופאַקטורינג פּינטלעכקייַט. דער אַרטיקל יקספּלאָרז די האַרץ פּרינסאַפּאַלז פון טהערמאָדינאַמיק היץ אַריבערפירן, די ינדזשיניאַס פּלאַן פון אַ וואַקוום קאָלבע, די מאַטעריאַלס וואָס מאַכן מאָדערן פאָרשטעלונג מעגלעך און די ברייטערער אַפּלאַקיישאַנז פון דעם טעכנאָלאָגיע ווייַטער פון דיין מאָרגן קאַווע.
1. די פיזיק פון היץ אַריבערפירן: קאַנדאַקשאַן, קאַנוועקשאַן און ראַדיאַציע
צו פֿאַרשטיין ווי אַ וואַקוום קאָלבע אַרבעט, איינער מוזן ערשטער פֿאַרשטיין ווי היץ באוועגט. אין טהערמאָדינאַמיק, היץ איז דיפיינד ווי די ענערגיע וואָס אַריבערפירן פון אַ סיסטעם פון העכער טעמפּעראַטור צו אַ סיסטעם פון נידעריקער טעמפּעראַטור. די נאטור זוכט כסדר א טערמאלע גלייכקייט, דאס מיינט אז די היץ וועט שטענדיק פרובירן צו לויפן פון א הייסע אביעקט צו א קאלטע סביבה, אדער פון א ווארעמע סביבה אין א קאלטן אביעקט. די אַריבערפירן אַקערז דורך דריי פאַרשידענע מעקאַניזאַמז: קאַנדאַקשאַן, קאַנוועקשאַן און ראַדיאַציע. א הויך -פּערפאָרמינג וואַקוום קאָלבע איז ענדזשאַנירד ספּאַסיפיקלי צו צעשטערן אַלע דריי.
קאַנדאַקשאַן איז די אַריבערפירן פון טערמאַל ענערגיע דורך דירעקט פיזיש קאָנטאַקט צווישן מאַטעריאַלס. אויף די אַטאָמישע מדרגה, פאַסטער -ווייברייטינג, העכער -ענערגיע אַטאָמס קאַלייד מיט ארומיקע אַטאָמס, פאָרן קינעטיק ענערגיע צוזאמען די קייט. מעטאַלס, פֿאַר בייַשפּיל, זענען ויסגעצייכנט טערמאַל קאָנדוקטאָרס ווייַל זייער פריי עלעקטראָנס קענען געשווינד אַריבערפירן ענערגיע איבער די מאַטעריאַל. אויב איר שטעלן הייס זופּ גלייַך אין אַ איין- וואַנטעד מעטאַל טאָפּ, די היץ קאַנדאַקץ געשווינד דורך די ווענט, וואָרמינג די יקסטיריער און דיסאַפּייט אין די לופט.
קאַנוועקשאַן איז די אַריבערפירן פון היץ דורך די באַוועגונג פון פלוידס, וואָס כולל ביידע פליסיק און גאַסאַז. ווען אַ פליסיק איז העאַטעד, עס ווערט ווייניקער געדיכט און העכערונג, בשעת קילער, געדיכט פליסיק זינקען. דעם קריייץ סערקיאַלייטינג קאַנוועקשאַן קעראַנץ וואָס יפישאַנטלי פאַרשפּרייטן טערמאַל ענערגיע אין אַ קאַנטיינער און צווישן דעם קאַנטיינער און די אַרומיק אַטמאָספער. אויב אַ הייסע געטראַנק זיצט אין אַן אָפֿן קאַנטיינער, די לופט גלייך אויבן עס היץ אַרויף, ריסעס און קאַריז די טערמאַל ענערגיע אַוועק, קעסיידער צייכענונג מער היץ אויס פון די פליסיק.
ראַדיאַציע איז גאָר אַנדערש ווייַל עס ריקווייערז קיין מיטל. אַלע מאַטעריע מיט אַ טעמפּעראַטור העכער אַבסאָלוט נול עמיץ טערמאַל ראַדיאַציע אין די פאָרעם פון ילעקטראָומאַגנעטיק כוואליעס, בפֿרט אין די ינפרערעד ספּעקטרום. אזוי ווארעמט די זון די ערד איבער דעם וואקווום פון פלאץ. אפילו אויב קאַנדאַקשאַן און קאַנוועקשאַן זענען גאָר ילימאַנייטאַד, אַ וואַרעם כייפעץ וועט נאָך פאַרלירן ענערגיע דורך שטראַלינג ינפרערעד כוואליעס אין זייַן קילער סוויווע.
2. די וואַקוום באַריער: ילימאַנייטינג קאַנדאַקשאַן און קאַנוועקשאַן
די דיפיינינג שטריך פון קיין וואַקוום קאָלבע איז די וואַקוום פּלאַץ זיך, טיפּיקלי סיטשוייטיד צווישן אַ ינער וואַנט און אַ ויסווייניקסט וואַנט. דורך רימוווינג די לופט און גאַז מאַלאַקיולז פון דעם ינטערסטיטיאַל פּלאַץ, ענדזשאַנירז יפעקטיוולי נוטראַלייז די ערשטער צוויי וועקטאָרס פון היץ אַריבערפירן: קאַנדאַקשאַן און קאַנוועקשאַן.
קאַנדאַקשאַן ריקווייערז אַ מיטל צו אַריבערפירן קינעטיק ענערגיע פון פּאַרטאַקאַל צו פּאַרטאַקאַל. אין אַן אמת וואַקוום, עס זענען כּמעט קיין אַטאָמס אָדער מאַלאַקיולז פאָרשטעלן צו קאַלייד און פאָרן צוזאמען טערמאַל ענערגיע. בשעת די ינער און ויסווייניקסט ווענט פון די קאָלבע מוזן נאָך זיין קאָננעקטעד ביי די קאַנט אָדער דורך אַ שטיצן באַזע, מינאַמייזינג די גשמיות קאָנטאַקט געגנט דראַסטיקלי ראַדוסאַז קאַנדאַקטיוו היץ אָנווער. דאָס איז וואָס הויך-קוואַליטעט פלאַסקס אָפט האָבן דין-וואָלד קאַנסטראַקשאַן; ווייניקער מאַטעריאַל מיטל אַ קלענערער קרייַז- סעקשאַנאַל געגנט פֿאַר היץ צו אַרומפאָרן דורך קאַנדאַקשאַן.
קאַנוועקשאַן איז סימילאַרלי דיפיטיד דורך די וואַקוום. ווייַל קאַנוועקשאַן רילייז אויף די באַוועגונג פון פליסיק פּאַרטיקאַלז, דער אַוועק פון לופט אָדער גאַז ין די וואַקוום שיכטע מיטל אַז קיין סערקיאַליישאַן קעראַנץ קענען פאָרעם. אָן אַ מיטל צו פירן היץ דורך בויאַאַנסי און פליסיק באַוועגונג, טערמאַל ענערגיע קענען ניט זיין טראַנספערד אַרוף אָדער אַוטווערד דורך די קאַוואַטי דורך קאַנוועקשאַן.
אָבער, קריייטינג און מיינטיינינג דעם וואַקוום איז אַן ינזשעניעריע ווונדער אין זיין אייגענע רעכט. בעשאַס מאַנופאַקטורינג, לופט איז יוואַקיאַווייטיד פון די פּלאַץ צווישן די טאָפּל ווענט ניצן ספּעשאַלייזד וואַקוום פּאַמפּס. אַמאָל דער געוואלט נידעריק -דרוק שטאַט איז אַטשיווד, די יוואַקיאַוויישאַן פּאָרט איז הערמעטיקלי געחתמעט. צו פארזיכערן לאנגע{-טערמין געווער, א כעמישער געטער- א ריאקטיוו מאטעריאל געשטעלט אין די וואקוום פלאץ- איז אָפט אריינגערעכנט צו אייננעמען סיי וועלכע ריזידזשואַל אָדער אַוטגאַסינג מאַלאַקיולז איבער צייַט, פּראַזערווינג די אָרנטלעכקייַט פון די וואַקוום פֿאַר יאָרן פון טעגלעך נוצן.
3. רעפלעקטינג טערמאַל ראַדיאַציע: די ראָלע פון קאָאַטינגס און פינישעס
בשעת ילימאַנייטינג קאַנדאַקשאַן און קאַנוועקשאַן דורך אַ וואַקוום שלאַבאַן סאַלווז אַ מאַסיוו טייל פון די טהערמאָדינאַמיק רעטעניש, די דריט מעקאַניזאַם בלייבט: טערמאַל ראַדיאַציע. עלעקטראָמאַגנעטיק ינפרערעד כוואליעס קענען אַרומפאָרן פרילי אַריבער אַ וואַקוום, טייַטש אַ הייס פליסיק קען נאָך פאַרלירן באַטייטיק ענערגיע פשוט דורך שטראַלינג היץ אַרויס פון די ינער וואַנט צו די ויסווייניקסט וואַנט. צו קאַמבאַט דעם, מאַניאַפאַקטשערערז נוצן ספּעשאַלייזד ריפלעקטיוו קאָוטינגז.
טיפּיקאַללי, די ינער סערפאַסיז פייסינג די וואַקוום ריס זענען פּאַלישט צו אַ שפּיגל -ווי ענדיקן אָדער קאָוטאַד מיט העכסט ריפלעקטיוו מאַטעריאַלס אַזאַ ווי זילבער, אַלומינום, אָדער ספּעשאַלייזד מעטאַליזעד פילמס. די ריפלעקטיוו באַריערז אַקט ווי אַ שפּיגל פֿאַר ינפרערעד ראַדיאַציע. ווען טערמאַל ראַדיאַציע טראַוואַלז אַוטווערד פון אַ הייס געטראַנק, עס סטרייקס די ריפלעקטיוו ייבערפלאַך און באַונסיז צוריק צו די ינלענדיש, טראַפּינג די היץ ין.
קאָנווערסעלי, ווען בעכעסקעם אַ קאַלט געטראַנק טשילד, די ריפלעקטיוו קאָוטינג פּריווענץ פונדרויסנדיק אַמביאַנט היץ ריידיייטיד פון די ויסווייניקסט וואַנט פון פּענאַטרייטינג די ינער קאַמער. דורך באַונסינג שטראַלנדיק ענערגיע צוריק ווו עס געקומען פון, די ריפלעקטיוו פינישעס דראַסטיקלי רעדוצירן די קורס פון היץ אַריבערפירן, קאַמפּלאַמענטינג די וואַקוום שלאַבאַן צו דערגרייכן כּמעט -גאַנץ טערמאַל אפגעזונדערטקייט. די קאָמבינאַציע פון אַ וואַקוום שיכטע צו האַלטן קאַנדאַקשאַן און קאַנוועקשאַן, פּערד מיט אַ ריפלעקטיוו קאָוטינג צו האַלטן ראַדיאַציע, פארמען די טריפּאַרטייט פאַרטיידיקונג סיסטעם וואָס מאכט די וואַקוום קאָלבע אַזוי רימאַרקאַבלי עפעקטיוו.
4. מאָדערן מאַטעריאַל וויסנשאַפֿט און ינזשעניעריע יננאָוואַטיאָנס
די קאַנסעפּטשואַל פּלאַן פון די וואַקוום קאָלבע איז צוריק צו די שפּעט 19 יאָרהונדערט ווען סקאַטיש פיסיסיסט האר יעקב דעוואַר ינווענטיד די דעוואַר שיף פֿאַר סטאָרינג ליקוואַפייד גאַסאַז. אָבער, די מאַטעריאַלס און מאַנופאַקטורינג טעקניקס געניצט הייַנט האָבן עלעוואַטעד די אַניוועסדיק קאָלבע צו אַ גאָר נייַע מדרגה פון פאָרשטעלונג און געווער.
פרי קאַנסומער פלאַסקס רילייד שווער אויף טאָפּל-וואָלד גלאז ווייַל גלאז איז אַ נעבעך טערמאַל אָנפירער און קענען זיין לייכט שייפּט צו שאַפֿן אַ געחתמעט וואַקוום קאַמער. כאָטש גלאז איז נאָך געניצט אין לאַבאָראַטאָריע סעטטינגס און זיכער סטיישאַנערי קאַראַפעס, עס איז שוואַך און ימפּראַקטאַקאַל פֿאַר גראָב, וואָכעדיק טראָגן. מאָדערן קאַנסומער קולטור פארלאנגט ריזיליאַנס, וואָס האט געטריבן די וויידספּרעד קינדער פון ומבאַפלעקט שטאָל.
ומבאַפלעקט שטאָל אָפפערס יקסעפּשאַנאַל סטראַקטשעראַל שטאַרקייַט, קעראָוזשאַן קעגנשטעל און פּראַל געווער. אָבער, ווייַל שטאָל איז אַ לעפיערעך גוט טערמאַל אָנפירער קאַמפּערד מיט גלאז, ענדזשאַנירז האָבן צו כידעש צו פאַרמייַדן היץ פון ליקינג דורך די האַלדז און קאַנט ווו די ינער און ויסווייניקסט ווענט טרעפן. אַוואַנסירטע מאַנופאַקטורינג טעקניקס איצט לאָזן הינטער - דין ומבאַפלעקט שטאָל ווענט, לאַזער - וועלדעד סימז, און פּינטלעכקייַט - ענדזשאַנירד האַלדז דזשיאַמאַטריעס וואָס לענגקט די קאַנדאַקטיוו וועג צווישן די ין און אַרויס פון דעם קאַנטיינער.
דערצו, פּודער קאָוטינגז, ערגאַנאַמיק גריפּס און סאַפיסטאַקייטיד דעקל דיזיינז האָבן ימפּרוווד די באַניצער דערפאַרונג. דער דעקל איז אָפט די וויקאַסט לינק אין טערמאַל ריטענשאַן, ווייַל שוואַך ינסאַלייטיד קאַפּס לאָזן היץ צו אַנטלויפן דורך קאַנדאַקשאַן און פארע אַריבערפירן. מאָדערן וואַקוום קאָלבע לידז נוצן ערטייט סיליקאָנע גאַסקאַץ, טרעדיד לאַקינג מעקאַניזאַמז און ינאַגרייטיד לופט פּאַקאַץ אָדער פּינע ינסאַליישאַן אין די היטל זיך צו ענשור אַז די גאנצע שיף האלט אַ מונדיר טערמאַל שלאַבאַן.
5. ווייַטער פון די בעוועראַגע: ברייטערער אַפּפּליקאַטיאָנס פון וואַקוום ינסאַליישאַן טעכנאָלאָגיע
כאָטש רובֿ מענטשן פאַרבינדן וואַקוום ינסאַליישאַן מיט פערזענלעכע טרינקען, לאָנטש באָקסעס און לאַגער גאַנג, די אַנדערלייינג טעכנאָלאָגיע האט טיף ימפּלאַקיישאַנז אין פילע הויפּט ינדאַסטריז. די זעלבע טהערמאָדינאַמיק פּרינסאַפּאַלז וואָס האַלטן דיין קאַווע הייס אָדער דיין ייסט טיי קאַלט זענען געניצט אין קריטיש וויסנשאפטלעכע, מעדיציניש און ינדאַסטרי אַפּלאַקיישאַנז, ווו גענוי טעמפּעראַטור קאָנטראָל איז אַ ענין פון זיכערקייַט און אַפּעריישאַנאַל הצלחה.
אין די מעדיציניש און פאַרמאַסוטיקאַל סעקטאָרס, ספּעשאַלייזד וואַקוום-ינסאַלייטיד קאַנטיינערז און שיפּערז זענען וויטאַל פֿאַר טראַנספּאָרטינג טעמפּעראַטור- שפּירעוודיק ביאָלאָגיקס, וואַקסינז, אָרגאַן טראַנספּלאַנץ און סעליאַלער טהעראַפּיעס. די הויך - אויפֿפֿירונג קאַנטיינערז האַלטן הינטער {{4} נידעריק טעמפּעראַטורעס ניצן טרוקן אייז אָדער פליסיק ניטראָגען פֿאַר טעג אָן פונדרויסנדיק מאַכט קוואלן, ינשורינג אַז לעבן - שפּאָרן מעדאַקיישאַנז בלייבן ווייאַבאַל אפילו ווען שיפּט אַריבער ווייַט געגנטן פון דער גלאָבוס.
אין אַעראָספּאַסע און וויסנשאפטלעכע פאָרשונג, קריאָגעניק וואַקוום פלאַסקס - אָפט דירעקט קינדסקינדער פון דעוואַר ס אָריגינעל דערפינדונג- זענען געניצט צו קראָם ליקוואַפייד גאַסאַז אַזאַ ווי פליסיק זויערשטאָף, פליסיק העליום, און פליסיק ניטראָגען בייַ טעמפּעראַטורעס הונדערטער פון דיגריז אונטער נול. ספעיס עקספּלעריישאַן רילייז אויך שווער אויף וואַקוום ינסאַליישאַן טעקנאַלאַדזשיז צו באַשיצן ספּייסקראַפט און סאַטאַלייץ פון די עקסטרעם טעמפּעראַטור פלאַקטשויישאַנז יקספּיריאַנסט אין אָרביט, ווו סערפאַסיז יקספּאָוזד צו דירעקט זונשייַן קענען ווערן סקאָרטשינג הייס בשעת שאָטן געביטן אַראָפּוואַרפן אין עקסטרעם קעלט.
נעענטער צו שטוב, וואַקוום ינסאַליישאַן פּרינסאַפּאַלז זענען ינקריסינגלי געווענדט אין אַרקאַטעקטשער און היים אַפּפּליאַנסעס. וואַקוום -ינסאַלייטיד פּאַנאַלז זענען איצט געניצט אין הויך - עפעקטיווקייַט ריפרידזשערייטערז, פריזערז און גרין בנין קאַנסטראַקשאַן צו צושטעלן העכער טערמאַל קעגנשטעל מיט אַ בראָכצאָל פון די גרעב פארלאנגט דורך טראדיציאנעלן פּינע ינסאַליישאַן. דעם ווערסאַטילאַטי דעמאַנסטרייץ אַז די וויסנשאַפֿט פון די וואַקוום קאָלבע איז אַ קאָרנערסטאָון פון מאָדערן טערמאַל פאַרוואַלטונג.
מסקנא
די וואַקוום קאָלבע שטייט ווי אַ בריליאַנט טעסטאַמענט צו ווי פונדאַמענטאַל פּרינסאַפּאַלז פון פיזיק קענען זיין כאַרנאַסט צו סאָלווע וואָכעדיק פּראָבלעמס. דורך סיסטעמאַטיש דיסמאַנאַלינג די דריי וועקטאָרס פון היץ אַריבערפירן - סטאָפּפּינג קאַנדאַקשאַן און קאַנוועקשאַן דורך אַ יוואַקיאַווייטיד קאַוואַטי, און בלאַקינג ראַדיאַציע מיט ריפלעקטיוו מעטאַלליק פינישעס - די קאַנטיינערז דערגרייכן אַ מערקווירדיק גראַד פון טערמאַל אפגעזונדערטקייט.
פון זיין היסטארישע אָריגינס אין לאַבאָראַטאָריע פיזיק צו זיין סטאַטוס ווי אַ ינדיספּענסאַבאַל מאָדערן לייפסטייל אַקסעסערי, די וואַקוום קאָלבע רעפּראַזענץ אַ שליימעסדיק האַרמאָניע פון וויסנשאַפֿט, מאַטעריאַל ינזשעניעריע און פּראַקטיש פּלאַן. צי האַלטן די ידעאַל טעמפּעראַטור פון אַ מאָרגן ברו אָדער באַוואָרענען לעבן - שפּאָרן מעדיציניש סאַפּלייז אין דורכפאָר, די וויסנשאַפֿט הינטער וואַקוום ינסאַליישאַן האלט שטיל פֿאַרבעסערן אונדזער טעגלעך לעבן און שטופּן די באַונדריז פון ינדאַסטריאַל פיייקייט.
