놀라운 진공 기술

나는 최근에 더 많은 카페인을 얻기 위해 던전을 자주 나갈 필요가 없도록 할아버지 소유였던 50년 된 진공 밀봉 플라스크를 사용하기 시작했습니다. 내 옆 책상에 놓아도 완전히 멋져 보일 뿐만 아니라, 적어도 내가 아는 한 이 제품은 여전히 ​​새 것처럼 작동합니다. 이 제품은 나보다 오래되었습니다.

물론 이로 인해 가정에서는 보온병으로 더 잘 알려진 진공 밀봉 플라스크가 정확히 어떻게 작동하는지, 그리고 그것이 어떻게 발명되었는지 궁금해졌습니다. 진공 밀봉 플라스크는 놀라울 정도로 오래된 기술입니다. 이는 스코틀랜드의 화학자 제임스 듀어 경(Sir James Dewar)에 의해 처음 발명되었으며 1892년 왕립 연구소에 제출되었습니다. 6년 후, 그는 수소를 액화한 최초의 사람이 되었으며 극저온학의 창시자로 간주됩니다.

당시 가스를 액화하는 것은 비용이 많이 드는 공정이었고, 이를 최대한 오랫동안 유동 상태로 유지하는 것이 중요했습니다. 듀어 경의 플라스크는 열 유지 역할을 하는 거의 진공으로 분리된 두 개의 플라스크로 구성되었습니다. 열은 진공을 통해 이동할 수 없으므로 내용물은 플라스크 외부에 있을 때보다 훨씬 오랫동안 온도에 유지됩니다.

이 용기는 커피를 뜨겁게 유지하거나 차를 차갑게 유지하는 것 외에도 다양한 용도로 사용됩니다. 체액 및 조직 보존부터 전력 측정, 날씨 기록, 비행기 상승 속도 감지에 이르기까지 모든 산업, 과학 및 의료 분야에서 널리 사용됩니다. 진공 밀봉 플라스크는 초전도 자석을 시원하게 유지하기 위해 MRI 기계에도 사용됩니다. 그리고 그들은 여전히 ​​액화 가스를 액체로 유지하는 데 사용됩니다.

진공 밀봉 플라스크가 보온에 효과적인 이유는 무엇입니까? 열 손실을 설명하는 네 가지 주요 방법(대류, 전도, 복사 및 증발)이 있으므로 이는 보는 방법에 따라 다릅니다.

위에서부터 시작하여 꼭 맞는 뚜껑이 챔버를 밀봉하고 대류와 증발에 의한 열 전달을 방지합니다. 내부 플라스크와 외부 플라스크 사이의 거의 진공 상태는 대류에 의한 열 손실을 더욱 방지하는 데 도움이 됩니다.

플라스크의 얇은 벽은 토스터 오븐에 알루미늄 호일 한 장을 펼친 후 원하는 만큼 높게 설정하고 소세지 먹은 빵을 구울 때 맨손으로 꺼낼 수 있는 것과 같은 방식으로 열 전도를 방지합니다. 얇은 벽은 질량이 적기 때문에 용기 내부의 액체에서 열을 전도하지 않습니다.

과거 플라스크에 유리가 덧대어져 있었을 때에는 복사로 인한 열 손실을 방지하는 은 코팅이 있었습니다. 사람들은 보온병을 떨어뜨릴 때마다 교체하는 데 지쳤기 때문에 오늘날의 플라스크는 대신 강철로 채워져 있을 가능성이 훨씬 높습니다.

21세기를 돌이켜보면 핫 애플리케이션과 쿨 애플리케이션을 동시에 생각했다고 생각하기 쉽지만 사실은 그렇지 않습니다. 진공 밀봉 플라스크는 제임스 듀어(James Dewar) 경이 장기간 온도 유지에 처음으로 시도한 것이 아닙니다. 그는 물리학자이자 동포인 피터 테이트(Peter Tait)와 함께 약 20년 전에 물질을 따뜻하게 유지하는 진공 단열 잔을 개발했습니다. 액화 가스를 차갑게 유지하기 위해 고안된 듀어 경의 진공 밀봉 플라스크는 뜨거운 잔보다 목이 훨씬 좁았으며 복사에 의한 열 손실을 방지하는 은 코팅으로 덮여 있었습니다.

듀어 경은 화끈한 사람으로 유명했습니다. 그는 코르다이트 특허 문제로 알프레드 노벨(Alfred Nobel)과 사이가 틀렸고 진공 밀봉 플라스크에 대한 특허를 취득한 적이 없었습니다. 그의 유리 송풍기 중 한 명인 Reinhold Burger는 또 다른 유리 송풍기 Albert Aschenbrenner와 함께 플라스크가 아기 우유를 몇 시간 동안 따뜻하게 유지해 준다는 사실을 발견하고 그 상업적 잠재력을 깨달았습니다. 그들은 1904년에 보온병에 대한 특허를 받았습니다. Dewar 경은 나중에 회사를 상대로 한 법원 소송에서 패소했습니다. 그들은 그를 발명자로 인정했지만 그는 자신의 발명품에 대해 특허를 내지 않았으므로 그들의 권리가 있었습니다.

여기에 우리 [Adam Zeloof]가 제공한 열역학에 대한 재미있는 사실이 있습니다. 냉장고에 옆면에 있는 맥주는 옆에 있는 수직 캔보다 더 빨리 식습니다. 이는 자연 대류에 관한 한 수평 실린더가 수직 실린더보다 열 전달이 더 높기 때문입니다. 이는 탄산이 있는 알코올 종류뿐만 아니라 밀봉된 실린더에 들어 있는 모든 액체에 적용됩니다. 따라서 다음에 식료품점에 따뜻한 Pabst Blue Ribbon 케이스와 Club Mate 병만 있다는 것을 기억하세요. 옆으로 식힌 다음 진공 밀봉 플라스크에 붓습니다.