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2000年前中国古人如何用热水成功造冰,是困扰物理学家的巨大难题

在炎热的夏季里面,冰块可以快速让人降暑,让人神清气爽。夏天可以吃冰棍吹空调,在以前的古代,没有冰棍和空调,古人们是怎样度过炎热的夏天的呢?

冰块

千万不要小看古人的智慧,在古代炎热的夏季里面,也没有制冰机的存在,但古人靠自己的智慧造出了冰块,解决了夏日闷热的环境。还把冰制作成各种饮品小吃,为了储存冰块还建立专门的冰窖,到了夏天就可以使用冰块。那古代的时候古人真的制造出冰了吗?

古人真的制造出冰了吗?

在古代,古人却是制造出了冰块,但冰块并不是所有人都可以使用的,只有皇亲贵族才可以有冰的使用权。现在我们有冰箱、制冰机可以轻松地生产出大量的冰块,还有恒温保存这些冰块。但是,在古代,想要保存冰块是件不容易的事情,想要拥有天然的冰窖,就需要人工的开采和挖掘,一般家庭也没有这样的实力,可以拥有冰窖。

古代有权有势才能享用冰块

那么没有冰窖,在夏天普通人是怎么度过的呢?那就是水井。古人通过竹篮,把食物放进竹篮里,竹篮放进水井中,通过水井的温度让食物迅速降温,这样就可以拥有降暑的食物了。现在在农村也可以看见,把西瓜放进水井里面,浸泡一段时间后,打捞上来就变成了冰镇西瓜。古人通过冰冷的井水让食物达到冰镇冷藏的效果,在《淮南万毕术》里面也记载了古人究竟是怎么样制造出冰的,并不是把井水变成冰水,而是把热水制造成冰。

通过水井帮西瓜降温

古人把制造冰的这种技术叫做“夏造冰”。

什么是夏造冰

“夏造冰”其实就是古人发明的原始制冰技术,只有古书籍中才有记载。而夏造冰是把热水放在一个封闭的容器里面,通过物理产生变化,当热水达到一定的沸点时,就可以做到降温然后形成冰块。至于热水造冰的说法,现在也有很多人不敢相信这是真的。

古人制冰

夏造冰至今也是一团谜题,只有在古书中才看见夏造冰的出现。科学家们也一直在研究夏造冰,关于夏造冰能够成功,出现了许多不同的声音,有些人认为夏造冰是不可能成功的。

按照物理说法,气压只要不停地降低,那么水的冰点也会随着变化升高。在古书中记载的就是,把沸水放进封闭的容器里面,四面八方,都需要完全地进行封口,保证里面的沸水不渗透出来。再把容器里面的沸水,放进水井里面,容器进入水井中,温度也会大幅度地下降,容器里就会产生气压,气压会随着温度减少,水里的冰点就会升高。也可以说气压影响着冰,而不是沸点影响着冰点,所以认为夏造冰是不成功了。也就否认了古人制冰技术。

结冰的过程

不能因为这一条就否认古人有制冰的技术,只不过热说制冰确实有点难度。科学家们也纷纷进行实验,想证实夏造冰是可以成功的。

夏造冰实验

考古学家李志超认为,夏造冰的技术,是古人通过气体膨胀,实现降温的原理,做到的热水造冰。并做了类似的实验,拿出玻璃容器,里面装上少部分水,用橡皮塞把玻璃容器的出气口塞住,再把整个玻璃容器包起来,并且在玻璃容器旁放上温度计,可以通过温度计,观察气温的变化。温度计是贴在玻璃容器上的,通过实验表示,沸水在封闭的情况下,是可以达到冷却的效果。

夏制冰

模拟实验的成功,让李志超更加坚信,热水造冰是可以实现的。然后就开始了更加详细的实验,这次实验采用的是,把沸水放在容器里面,让容器和沸水保持在同一个高温中,再进行封口包装,沸水在容器中,会产生水蒸气,水蒸气会充斥着整个出口,容器里的空气也会被排出体外。

在夏季是最适合热水制冰的,因为夏天井水的温度非常的低,只要容器进入井水就会迅速降温,容器里面的水也会开始凝结,只要温度掌握的好就可以成功制造出冰丝,只要容器的温度保持在零下几度的话制冰完成不成问题。

冰窖

李志超的实验结果震撼了科学界,在《中国科学技术史·物理学卷》中都记载了这项实验过程和结果。

《淮南万毕术》中的夏造冰,简介的解释就是,在大瓮里面放进一个装热水的容器,然后密封起来,放进水井中,在水井中浸泡整整三天的时间,当拿出来时,就可以看见,杯子里面水已经成了冰。重点在于热水是先装在杯子中,再放进容器里面的。也就是说,低压下的水被快速蒸发后产生吸热冷的效果,这也就是“夏造冰”技术。

装满热水的大瓮

想要完成制冰就要满足三个条件,首先是,套热水杯子的容器要足够大,其次,湿度要低于25%,最后里面空气温度要保持在20℃,才有可能制造出冰,冰的形成不是容器的底部,而是在封住出口处。但这种人工造冰的技术,产冰量很少,需要大量的人力物力才可以完成。

制冰块

为什么说在夏天是最适合制冰的呢?因为,夏天使用热水,下降时可以快速蒸,达到吸热制冰的效果,夏天的温度也适合,可以保证容器和热水杯子是一样的温度,想要制造出大的冰块,就选择大一点的容器,降低容器外的相对湿度,就可以制作大型冰块。冬天就很难制造冰块,首先冬天的气温就达不到标准,空气中的湿度比较小,也不适合制冰,更不会成功制造出冰块。

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  • 原文链接https://kuaibao.qq.com/s/20210930A0HRS200?refer=cp_1026
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