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中国古人在2000年前,是怎么用热水造冰的?困扰物理学家的难题

原标题:中国古人在2000年前,是怎么用热水造冰的?困扰物理学家的难题

冰的制造简单方便,只需要一个冰箱足矣,冰制的产品在炎热的夏天已经成为了人们必不可少的东西。

夏日中的续命救星

让人难以相信的是,中国古人可能早在2000年前就已经可以制造出冰块,而且古人使用的还是热水,让物理学家们非常疑惑。

古代的冰块

古人使用冰块的历史以追溯到商周时期,那一时期的古人们将冬天的冰块储存在冰窖当中,供给到夏天使用。

根据热量传递的规律,物体越厚,热量传递的的效果也就越低,深深的地窖当中几乎无法接受到来自外界的热量。

热量传递示意图

所以地窖当中一直处于恒温的状态,位于地窖当中的块冰也能很好地保存到夏天。

拥有冰块的古人玩得还是很花的,古人们利用自己的智慧,设计出来一款简易冰箱。

早期简易冰箱是由青铜制成,彰显皇室的大气与华贵,简易冰箱整体看上去是一个正方形的盒子,盒子的周边铸造了几处专门放置冰块的地方。

青铜冰鉴

都能够冰块放入到周边之后,冷气传递过去,盒子内部迅速降温,最终形成冰箱的效果。

古人们将其称作是“冰鉴”,“冰鉴”被古人们放在房间当中,既能用于储存食物,又能达到降温的目的,非常的便捷。

冰鉴妙用

随着南方经济的开发,不少人开始南迁,达官贵族们想要在炎热的南方用上“冰鉴”成为了一个难题。

因为南方的冬天根本不结冰,即便是有冰块,也是薄薄碎冰,别说储存到夏天,就是将它捞起来一会儿,也得融化。

南北方的冬天不是一个重量级

而且由于技术方面的欠缺,很多北方地区储存冰块不当也容易化掉,以至于夏天的冰块根本供应不上来。

这个时候古人想要是能够人工制作冰块就好了,正所谓只要思想不滑坡,办法总比困难多,还真让古人找出了制冰块的方法。

古人一般是冬天存冰块夏天用

古代制冰办法

在我国的著作《淮南万毕术》当中,记载有一种热水制冰的方法,古人称:“取沸汤置瓮中,密以新缣,沈(井)中三日成冰。”

大致的意思是,将沸腾的水放在瓮中,顶部密封完成之后,将其放置在井中三天,三天之后即可成冰。

井在古代可谓是天然冰箱

看到这里,不少人有疑问,冷水制冰都困难,为何还用热水制冰?而且井水当中的温度达不到凝结点,就连井水自己都无法结冰,怎么可能让沸水结冰呢?

对此,物理学家们刚开始也跟大家一样,看到之后是蒙圈的,后来展开实验,一探究竟。

结冰实验

根据物理学原理,气压越低,水的凝固点越高,想要让水结冰,就必须改变水体所在的气压。

这个时候密闭的瓮和沸腾的水成为了解题的关键。

热水比冷水更容易结冰

当沸腾的水进入到瓮当中的时候,水汽温度高,将原本在内的空气排除出一部分,古人在将其封存起来,气体通过细小的孔洞排除,在翁内形成高温低压的状态。

根据焦耳汤姆逊效应,气体通过多孔膨胀之后,会使得温度迅速变化。

这个时候古人只需要寻找到3摄氏度左右的井水,放置在当中,瓮内的热水就可以结冰。

经过如此复杂的原理工序之后,瓮内才可以结出少量的碎冰。

物理学家不理解的是,古人们究竟是如何在这些变量当中,找到结冰方法的。

要知道这个结冰的步骤一步也不能错,为什么在科学落后的古代,古人们用的是热水而不是冷水?

古人的智慧不可小觑

有专家猜测,古代人其实对两种水源都进行尝试过,而古人利用沸水的原因,是水沸腾之后冒出的水蒸气,与冰块冒出的冷气极为相似。

在生产力落后的古代,人们会认为这两种东西具有紧密的关联性,沸水和冰块之间能够相互转化。

所以才用沸水进行了大量的实验,当然也有可能是古人在一次意外当中发现的。

比如当一个人想要喝水的时候,但又怕沸水太烫,于是将沸水浸润到井水当中,但是这个人却忘了提出来。

等几天后想起来,发现自己瓮中的沸水居然结出了冰块,大喜过望,将这个先进的制造技术公之于众。

古人眼中的沸水制冰可谓神迹

不管是何种原因,想要利用瓮制成冰块变量太多,古人的技术难以掌控,很难成功。

即便是真的成功,没有保温系统的古代,碎冰无法进行距离运输,本身的制冷效果差,费时费力效率还低。

很多专家推测,这不可能是古代的制冰方法,只不过是在书中记录了制冰的可能性罢了。

硝石制冰

在古代最常用的制冰方法还是硝石制冰,

人们在外出的时候,发现了有一种晶状的石头,这种石头就是硝石,觉得很好看,就将它保存起来。

在保存之前,人们对它进行反复擦拭,想要让它保持干净,结果硝石粉末进入到水中。

硝石制冰

准备休息片刻之后的古人,发现刚才自己所在的小水坑居然结出了冰渣,要知道这是在炎热的夏天,野外根本不会出现结冰的情况。

有聪明的人看出,肯定是这块“神石”在作祟,于是反复进行试验,发现了硝石能够结冰的特性。

再加上硝石制冰非常的快捷方便,后来硝石就成为了古人们制冰的重要原材料。

硝石制冰的原理很简单,其实就是硝石溶于水之后,可以吸收大量的热量,促使水中的温度达到冰点。

当然,硝石本身是不可食用的,古人在制作可食用冰块的时候,会准备一大一小两个水盆。

硝石不可食用由血的经验得来

小盆放在大水盆当中,分别装满水,之后在大水盆当中放入硝石,大水盆的温度降低之后,快速传递到小水盆当中,让小水盆也结出冰块。

这样的制冰方式能够让大水盆当中的硝石循环利用,还能保证小水盆的冰块的实用性。

不得不得赞叹,先贤古人们卓越的智慧,想出来如此多的制冰方式。

古代冰块的用途

在古代,冰块的用途非常广泛,首先冰块可以制作成“冰糕”,冰糕的制作方式已经有了现代化的感觉。

古人们将糖和香草放在半开放的小罐子当中,再把罐子浸泡在有硝石的水中,等到凝固之后,就可以得到可口的“冰糕”了。

古人的雪糕:酥山

由于我们古代的手工艺非常发达,用于填装冰糕的罐子形状也各有差异,在古代人们甚至能够吃到各种形状的冰糕。

而且还能够根据口味定制,如果人们足够猎奇,甚至可以吃到辣椒味道的冰糕,非常的方便。

不过古代人们对硝石的开采技术差,硝石出产低,本身的成本高,冰糕的价格自然不像是现代这样便宜。

硝石

更让人吃惊的是,冰块在在古代居然可以药用

在《本草纲目》当中就记载有冰块在医药方面的价值,在夏季中暑的时候将冰块敷在膻中穴,可以驱热解暑。

膻中穴图示

发展到今天,在药店当中贩卖的小孩子冰贴,就是利用温度传递的原理,来降低小孩子的体温。

在医疗工作当中,冰块还可以缓解病人的疼痛,尤其是古人们牙疼的时候,非常的实用。

冰块还被用于娱乐活动当中,一些地方夏季的节日活动,就有人专门在高处抛洒碎冰,让人们能够在炎炎夏日感受到冰爽返回搜狐,查看更多

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发布于:陕西省
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