在真空系統(tǒng)中，溫度對真空度的影響十分顯著，降低溫度通常能夠有效提升真空度，其原理主要涉及氣體動力學(xué)、冷凝效應(yīng)以及設(shè)備運行特性，具體如下：

溫度降低對氣體行為的影響

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，當(dāng)系統(tǒng)體積和氣體物質(zhì)的量保持不變時，壓強與溫度成正比。這意味著溫度下降會直接導(dǎo)致氣體分子平均動能減小，熱運動減弱，從而降低系統(tǒng)內(nèi)壓強，提升真空度。例如，在蒸餾或蒸發(fā)過程中，通過降低冷凝器出口溫度，可以增強蒸汽冷凝效果，減少不凝性氣體含量，進而提高系統(tǒng)真空度。

低溫對可凝性氣體的去除作用

在真空系統(tǒng)中，水蒸氣等可凝性氣體是影響極限真空度的主要因素之一。低溫環(huán)境能使這些氣體在冷阱或冷凝器表面凝結(jié)為液體或固體，從而被有效去除。以低溫恒溫器或ARPES系統(tǒng)為例，冷屏（通常冷卻至77K或更低）能高效吸附水蒸氣、二氧化碳等雜質(zhì)氣體，顯著降低腔體內(nèi)氣體分壓。這種“低溫泵"效應(yīng)在超高真空系統(tǒng)中尤為關(guān)鍵。

溫度對真空泵性能的影響

真空泵的工作效率與溫度密切相關(guān)。

（1）水環(huán)式真空泵?：降低供水溫度可以增強水環(huán)的穩(wěn)定性，減少氣蝕現(xiàn)象，從而提高抽氣效率。研究表明，將水溫控制在15–25℃時，真空度可提升8–10%。

（2）旋片泵?：泵油在高溫下粘度下降，密封性能變差，易導(dǎo)致氣體回流；同時高溫會加速泵油蒸發(fā)和氧化，產(chǎn)生油蒸氣污染系統(tǒng)。因此，將泵體工作溫度控制在5–40℃范圍內(nèi)，有助于維持較高的極限真空度。

高溫對真空度的負面影響

盡管個別觀點認為高溫有利于抽真空（如加快氣體釋放），但實際上，環(huán)境或系統(tǒng)溫度過高通常不利于獲得高真空。高溫會加劇材料表面吸附氣體的解吸，增加系統(tǒng)內(nèi)氣體負荷；同時使泵油揮發(fā)、密封件老化，進一步惡化真空環(huán)境。例如，在夏季，由于空氣中水蒸氣含量高且溫度高，設(shè)備往往難以達到理想的99%真空度。

實際應(yīng)用中的溫度控制策略

（1）冷卻水調(diào)節(jié)?：通過降低冷凝器入口冷卻水的溫度，可以提升冷凝效率，減少殘余蒸汽。

（2）冷阱使用?：在高真空系統(tǒng)中，采用液氮冷阱捕集殘余蒸汽，有效降低氣體分壓。

（3）設(shè)備散熱管理?：對真空泵進行散熱管理，避免過熱導(dǎo)致性能下降。

（4）烘烤與降溫結(jié)合?：在科學(xué)實驗中，通過烘烤（加熱至100–150℃）系統(tǒng)內(nèi)壁提前釋放吸附氣體，隨后降溫運行，以實現(xiàn)更高真空。這種“先加熱后冷卻"的復(fù)合策略，核心仍是最終降低系統(tǒng)溫度以維持高真空。

綜上，通過降低溫度提高真空度的核心原理在于抑制氣體分子運動、促進可凝氣體冷凝、優(yōu)化泵的工作狀態(tài)。在大多數(shù)工程與科研場景中，低溫是實現(xiàn)高真空乃至超高真空的必要條件。