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古人是如何用热水制冰的 物理学家的一大难题

不管是冷还是热,它都是人类的天敌,甚至可以夺走所有人的生命。即使在没有科技的古代,人们也会想尽办法给自己创造一些舒适的条件。大城市的夏天,有两种家电是人们离不开的,那就是

不管是冷还是热,它都是人类的天敌,甚至可以夺走所有人的生命。即使在没有科技的古代,人们也会想尽办法给自己创造一些舒适的条件。

大城市的夏天,有两种家电是人们离不开的,那就是冰箱和空调。

对空调的渴望基本上已经成为一种本能反应,而面对极度的炎热和干渴,大家的第一反应都是来点冷食就好了。所以,冰成了夏天最珍贵的东西。

 

现在,我们的家用冰箱可以轻松制作冰块,每个人都可以在家里体验美味的冷食。但是在没有制冰机的古代,夏天大家是不是都和冰块没有关系了?其实并不是这样的。古人的智慧远比大家想象的要高。

在史前时期,人们就发现在地下、洞穴等区域总能维持超低温。因此,当冬天的温度低于水的温度,水可以自然解冻时,大量的冰块被挖掘出来,运到纯天然或专业挖掘的“冰窟”,冰块可以保存到夏天。

早在周朝,中国就出现了掌管冰洞的高级官员,他被称为“凌人”。

 

1.中国古代能制冰吗?
虽然冬天挖掘纯天然冰,夏天保存相对简单,但显然不是每个人都能拥有一个冰窟。在过去,这是皇室和富商的专属权利。古代的普通人只能忍受夏天的炎热吗?

其实工人也发挥了自己的聪明才智。在古代,最方便快捷的纯天然“冰箱”就是深水井。

把各种食材和新鲜水果放在竹篮里,挂在河里。过一会儿,你就可以体验到冷食了。但这最多也算是“冷冻”吧。古人有办法「冷藏」吗?

物理学家的大难题:2000年前中国古人是如何成功用热水制冰的?

真相大概出乎我们的意料,因为在2000年前的汉代哲学著作《淮南子》中,就有“冬制胶,夏制冰”的说法。

《淮南子》是汉代淮南王刘安(又名淮南鸿烈)集结的淮南子,是淮南子的“内书”。

除了内书,淮南学派还撰写了描述各种天气现象和生活技术的“外书”,淮南万笔书就是其中之一。但令人失望的是,《淮南万笔书》的整体阅读早已失传,现阶段只有部分后人的收藏。

根据目前的材料,《淮南万笔书》中记载了古代的人造冰法。原话如下:“取沸汤,放于瓮中,放于新瓶,井内三日便冻。”简单的翻译,就是把开水放在骨灰盒里,小心翼翼的用布料封住,然后沉在井里三天。这水可以变成冰。

这种方式听起来难以置信。河水确实很冷,但是为什么要用开水制冰呢?用冷水不是更快吗?虽然河水本身的温度很低,但还没到结冰的程度。为什么它反而能让更热的水结冰?

 

二、古代人造冰的原理是什么?
历代学者对《淮南万笔书》中的这一段都有自己的见解。尤其是近代物理知识传到我国后,大家对这个记录的真实性和有效性更加怀疑。毕竟《淮南子》里记载了很多神话故事。

但也有学者觉得古人只是不经意间了解了一些现在大家容易忽略的物理专业知识。

如宁波大学学者洪振环认为,这种方法利用了水的冰点温度在条件气压较低的地方上升的基本原理。因为井的高度一般比较深,井底的标准气压会很低。

 

然而,一些学者不同意这一观点。因为古代没有打井的设备,不可能把深井打到500米。

古代人造冰的关键点在于“开水”,这似乎是反常识的。在密封骨灰盒的最深处,引起类似“焦汤效应”的反应,所以开水可以迅速降温,甚至最后结冰。

所谓焦汤效应,是指蒸汽体根据多孔物质发生不可逆的绝热变形,最终引起温度突变。

在这种实际操作中,密封瓮口的“屏障”是多孔结构材料,水缸可以密封另一部分。那么,这个猜测对吗?
 

三。古代制冰实验
任何用来具体指导操作的基础理论,如果没有经过真正的检验,都只是猜测和空谈。

于是,学者李志超就此事进行了一次实验。它用一个球形的玻璃瓶代替土陶罐,装满水和温度计,密封,然后将瓶中的水煮沸,迅速放入一个装满冷水的纯净桶中,相当于用一种更细致可控的方法来鉴定古人的观点。

那么结果如何呢?李志超发现,刚开始的时候,瓶子里的水温度确实下降得很快,在很短的时间内从近90℃降到20℃以上,但之后就没有下降得这么快了。

 
会不会是存放时间不够的原因?毕竟淮南万笔簿上的记载是留三天。

所以李志超守了水瓶座好几个小时,温度早就降到7.5℃了。他慢慢地把密封去掉,这样就可以慢慢地注入外部气体,起到平衡内外标准气压的作用。

之后瓶子里的水下降了1.5℃左右,整体温度在6℃左右,已经可以说是非常清爽了。但离冰度显然是有距离的,更难获得像冰窟里储存的那种块状坚硬的冰。
 

4.古人真的会制冰吗?
该实验是《淮南万笔书》中首次对制冰方法进行的细致实验,为学术界提供了至关重要的科研资料。

关于《淮南万笔书》记载的方法真假也有一个截然不同的结果:一方面,古人记载的这种方法可以在短时间内迅速降低沸水的温度,说明它不是杜撰,而是基于实际实验的总结;然而从另一方面来说,这种方法似乎并不能使水达到真正的结冰程度。原因是什么?

也有学者明确提出了另一种观点:也许这本来是劳动者在现实日常生活中总结出来的一种方法,但编纂《淮南万笔经》的人都没有真正尝试过,所以不知道这种方法的预期效果,就无缘无故地写进了书中。

古代历史上有很多这种观点的例子,但现阶段是不可能的。毫无疑问是这样的。毕竟《淮南万笔簿》中的记载非常简单模糊。可能是忽略了一些重要的流程,导致最后的结果不尽如人意。

总的来说,中国古代利用热水制冰的基本原理一直是困扰科学家至今的难点。


总结:

人的智慧在引导着这个种族前进,我们对幸福生活的渴望让我们不断在科技上挑战自我。

即使在不发达的古代,人们也在日常生活中总结了很多有益的经验,可以让人们在主要生产力不发达的时代获得一些朴素的快乐。

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