解法
1892年,苏格兰科学家詹姆斯·杜瓦在测定元素钯的比热时,需要将其维持在极低的稳定温度。他的问题是任何东西冷下来后很快就变暖了,因为周围空气通过传导和对流把热量带进来。
他的解决办法不寻常:他做了一个黄铜容器,并把它封闭在第二个容器中,然后抽掉两者之间的空气。几乎所有的气体都被抽出后,就没有空气能够在间隙中传导或对流传热。墙壁之间的近乎真空变成了保温层,容器内的物品保持在设定的温度附近。
这个原理是关键性的物理洞察。通常保温是让热量更难传导——厚外套、缓慢的气体、多孔泡沫。而杜瓦瓶则是完全移除传热路径。空气没了,热量几乎没有东西可以穿越间隙,只有少量热量会通过墙壁和瓶口传递。双层真空容器是他低温研究的成果,也是它被称为杜瓦瓶的原因。
杜瓦从未为此设计申请专利,设计很快被商业化。1904年,两位德国玻璃工赖因霍尔德·伯格和阿尔贝特·阿申布伦纳制造了更坚固的日常版本,命名为Thermos,并声称拥有产品和商标权——后来在法庭上就名称和权利赢了杜瓦本人。
What it achieved
抽掉墙壁之间的空气
为什么有效
热量通过空气传导和对流,空气是任何低温物体周围的介质。
抽掉两层嵌套墙壁之间的空气,移除了该介质。
近真空无法传导或对流,因此几乎没有热量能跨越间隙。
结果是,在相同尺寸下,这种容器能让内容物保持热或冷的时间远长于任何固态保温材料。
可以借鉴什么
当某物因周围有导热介质而快速丧失能量时,解决办法可以是完全移除介质,而不是增加更多的绝热层。
后续
杜瓦在1892年发明了真空瓶,作为他低温研究的一部分,但他从未申请专利。1904年,赖因霍尔德·伯格和阿尔贝特·阿申布伦纳将其转化为商业日常用品并命名为Thermos,并且在与杜瓦关于权利和名称的诉讼中获胜。Thermos瓶传遍全球,使真空瓶成为家用物品,而杜瓦继续在皇家研究院工作,并于1898年成为第一个制造出液态氢的人。该设计至今仍被用于保温饮料和工业上低温物质的运输。
从这里,追溯依据
参考来源
- James Dewar's vacuum flask rigb.org
- Vacuum flask en.wikipedia.org