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2000年前中国古人用热水造冰?原理困扰物理学家多年,至今是谜
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2022.07.23 山西

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炎炎夏日,很多人都喜欢吹空调,吃冷饮,而这一切都不离开制冷技术。如果没有制冷技术,将会给我们的生活带来很多麻烦。尽管空调是从国外传来的,但制冰技术,我们的祖先早在2000年前就已经掌握。令当代物理学家百思不得其解的是,中国古人还是用热水造冰。这背后究竟是什么原理呢?爆史君就带大家来探索一下。

古人夏天造冰的方法

早在春秋时期,中国就出现了世界上最早的冰箱——冰鉴。鉴缶由盛酒器尊缶与鉴组成,方尊缶置於方鉴正中,鉴与尊缶之间有较大的空隙,应该是用来夏天放冰块,冬天盛放热水。冰鉴内挂锡纸,箱底有小孔。两块盖板,一块固定在箱口上,另一块是活板。当夏天来临时,将活板取下,箱内放冰块,并将新鲜的瓜果和饮料放冰上,随时取用。而当时取的冰,多是冬天储藏在冰窖中的。

但中国人一向不缺乏创新精神,如果冬天的冰保管不善,在夏天化了怎么办?为了解决这个问题,中国古人发明了“热水造冰法”。如魏晋时期的《关尹子·七釜篇》就曾记载:“人之力可以夺天地造化者,如冬起雷,夏造冰。”《淮南子》中也曾提到:“以冬铄胶,以夏造冰。”

《淮南万毕术》更是详细记载了夏天造冰的方法:“取沸汤置瓮中,密以新缣,沈(井)中三日成冰。”意思就是说,将煮沸的水放入瓮中,然后再用细密的丝织物对瓶口进行密封,将瓮沉入井中,三日便可得到冰块。这种造冰的方式真是闻所未闻,一些对此事感兴趣的专家便决定还原当时的造冰过程。

专家的试验

我国现代物理学家洪震寰教授通过不断尝试和研究发现,气压越低,水变成冰的凝固点越高,不需要达到零度,也能结成冰。古人之所以能热水造冰,就是通过改变环境气压而提高水的凝固点。水井三米深的地方,温度基本在10摄氏度以下,有时会达到3-4摄氏度。这样的气压下,热水自然能成冰。

但根据物理学规律,每减少一个气压,水的凝固点会提高0.008摄氏度。在水井三米以下的地方,根本达不到热水结冰的凝固点。所以我国另一位物理学教授李志超认为洪教授的说法有误。按照他的判断,古人热水造冰,应该是焦耳汤姆孙效应产生的作用。即:气体在通过多孔物质时,会产生无法逆转的绝热膨胀,温度便会出现剧烈的变化。

古人用来制冰的瓮,正好腹大口小,如果将倒入瓮中的水加热至鼎沸,原先瓶中的空气就会被排出。此时将瓮口以浸湿的丝织物进行密封处理,并沉入深井中。瓮内的温度急速下降,水汽开始凝结,气压降低,使翁内出现真空状态。当瓮的温度与井水温度相同时,迅速取出,就可以得到少量冰茬。

  但这样的方法很费力,而且收效甚微,根本无法保证古人的冰块供应。所以与古人的“热水造冰法”应该并不相同。现在仍有一些物理学家在进行研究,但仍未能破解古人2000多年前的秘诀。可见古人的智慧不容小觑。

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