Language
Country/Area
No result found
Tại sao chai chân không có thể giữ đồ uống nóng hoặc lạnh trong thời gian dài? Khoa học đằng sau điều này là gì?
Bình chân không, còn được gọi là bình Dewar hoặc phích nước, là một công cụ quan trọng để duy trì nhiệt độ đồ uống trong gia đình và các ngành công nghiệp kể từ khi được nhà khoa học người Scotland James Dewar phát minh vào năm 1892. Nó bao gồm hai thùng chứa, một thùng chứa bên trong và một thùng chứa bên ngoài được hút chân không có chọn lọc, tạo ra chân không gần như hoàn hảo làm giảm đáng kể sự dẫn truyền và đối lưu năng lượng nhiệt. Điều này cũng làm cho chai chân không có hiệu quả trong việc giữ đồ uống nóng hoặc lạnh.
Thiết kế của bình chân không khiến tốc độ dẫn nhiệt rất chậm, giúp nhiệt độ của chất lỏng bên trong được duy trì không đổi trong thời gian dài.
Dewar vô tình tạo ra công nghệ này khi đang nghiên cứu quá trình làm mát. Khi tiến hành các thí nghiệm về nhiệt dung riêng của palladium, ông nhận thấy rằng thiết kế chân không giữa hai lớp thùng chứa có thể giúp duy trì sự ổn định nhiệt độ trong quá trình thí nghiệm tốt hơn. Mặc dù ông từ chối cấp bằng sáng chế cho phát minh của mình nhưng điều này cho phép những người khác sử dụng các vật liệu nhẹ hơn như thủy tinh và nhôm và phát triển hơn nữa các sản phẩm thương mại.
Thiết kế thương mại của bình Dewar xuất hiện vào khoảng năm 1904 và bắt đầu được tối ưu hóa hơn nữa sau khi hai nhà sản xuất thủy tinh người Đức phát hiện ra rằng nó có thể duy trì nhiệt độ của đồ uống một cách hiệu quả.
Sự thành công của chai chân không nằm ở nguyên tắc thiết kế của nó. Môi trường chân không một phần giữa hai thành chai làm giảm đáng kể sự dẫn nhiệt và đối lưu, đồng thời có thể giảm bức xạ nhiệt bằng cách tráng bạc thành chai. Điều này đòi hỏi lượng chứa trong bình phải thấp hơn nhiệt độ sôi của nước sôi để tránh các vấn đề trong quá trình dẫn điện. Ngoài ra, quá trình tản nhiệt chủ yếu xảy ra ở miệng và cổ chai, là những nơi không có chân không nên việc thiết kế những bộ phận này rất quan trọng.
Theo thời gian, các thiết kế chai chân không đã phát triển và thậm chí còn mở rộng sang các ứng dụng công nghiệp và y tế. Trong phòng thí nghiệm, chai chân không được sử dụng để lưu trữ khí hóa lỏng như nitơ lỏng, để bảo quản lạnh và chuẩn bị mẫu. Chúng ta cũng có thể thấy công nghệ này đang được sử dụng trên một số linh kiện điện tử nhạy cảm với nhiệt độ để giúp đảm bảo tính ổn định của chúng trong môi trường thay đổi.
Chai chân không không chỉ được sử dụng trong đời sống hàng ngày mà còn là cơ sở cho nhiều ứng dụng khoa học công nghệ, chẳng hạn như việc lưu trữ nhiên liệu đẩy tên lửa trong ngành hàng không vũ trụ.
Mặc dù việc sử dụng bình chân không rất phổ biến nhưng độ an toàn của chúng cần được chú ý. Trong cuộc sống hàng ngày, chai thủy tinh có khả năng bị vỡ do áp lực bên ngoài nên nhiều chai được bọc bằng một lớp bảo vệ bằng kim loại hoặc nhựa. Ngoài ra, áp suất bên trong quá cao cũng có thể khiến chai phát nổ, điều này đòi hỏi các yếu tố an toàn này phải được xem xét trong quá trình thiết kế.
Với việc nâng cao nhận thức về môi trường, mọi người chú ý hơn đến việc sử dụng chai chân không. Từ việc đựng đồ uống nóng đến bảo quản đồ uống lạnh, chúng không chỉ giúp cuộc sống thuận tiện hơn mà còn giảm tác động của hộp đựng dùng một lần đến môi trường. Nhiều thương hiệu cũng đang nỗ lực thúc đẩy tính bền vững của sản phẩm và thúc đẩy xu hướng không dùng nhựa.
Các nguyên tắc khoa học của chai chân không và công nghệ đằng sau thiết kế của chúng không chỉ thể hiện trí tuệ của con người mà còn khiến chúng ta phải suy nghĩ về cách sử dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên để tạo ra một tương lai tốt đẹp hơn.
Trong cuộc sống hàng ngày, liệu chúng ta có thể sử dụng các nguyên tắc của công nghệ khác để nâng cao hơn nữa độ ngon và độ tươi của đồ uống không?
