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物理学家的巨大难题:2000年前中国古人如何用热水成功造冰

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导语:对从古至今的我们而言,怎样度过严苛的冬季和难忍的夏日都是生活上的一个重大问题。

无论是严寒还是酷热都是人类的天敌,甚至可以夺走大家的生命。即便是在沒有科学技术的古代,大家也会想方设法去给自己制造一些舒服的条件。

在大城市的夏季里,大家最离不了的家用电器有两种,那便是冰箱和空调。

针对冷气机的渴望基本上已经成为了本能反应,而面对酷热和焦渴,大家的第一反应便是如果可以吃上一点冷食就好了。因此,冰变成了夏季最宝贵的物品。


我们如今的家用冰箱可以轻松地生产出冰块儿,大家自己在家就可以体验到可口的冷食。可是在沒有制冰机器的时候,大家在夏天是否和冰块儿没缘了呢?实际上并不是这样,古人的聪慧远远地比大家想象得要高。

在史前的情况下,大家就发现了在地底、岩洞等地区可以始终保持超低温,因此就在冬季温度低于水能够自然解冻的情况下,将大批量的冰块儿开掘并运输到纯天然产生或是专业开掘的“冰窟”里,可以一直将冰块儿储存到夏季拿取。

早在周朝的情况下,在我国就出现了专业管理冰窟的高官,被称作“凌人”。


一、我国古代可以造冰吗?

虽然冬季采掘纯天然冰存留到夏是一个比较简单的事儿,但很显然并不是每一个人都可以有着冰窟的,过去这也是皇室、富商的特有权。那是否古时候的平常人就只可以在夏季承担酷热呢?

实际上劳动者也发挥了自个的聪慧,古时候最方便快捷的纯天然“冰箱”便是深水井了。

将各类食材、新鲜水果装在竹篓里,吊在河水里,过一会儿就可以在体验到冰冷的美食了。但是这最多个可以算“冷冻”,古人是否有进行“冷藏”的办法呢?


实情很有可能超出我们的预料,由于在2000年前汉朝的哲学著作《淮南子》里,就记载有“以冬铄胶,以夏造冰”的说法。

《淮南子》是汉朝淮南王刘安集结的“淮南流派”一同撰写的,又称之为《淮南鸿烈》,是淮南流派的“内书”。

而除开内书以外,淮南流派还所著叙述各种天气现象与生活技术性的“外书”,《淮南万毕书》便是这其中之一。但是让人感到失望的是,《淮南万毕书》的全本阅读早已散佚,现阶段仅有后人的一些辑本。

根据目前的材料,《淮南万毕书》中的的确确地记载了古人造冰的方式 。原话如下所示:“取沸汤置瓮中, 密以新缣, 沈 (井) 中三日成冰。”简单翻译一下,便是将开水置放在瓮里,用面料仔细地密封性起來,再沉在井中三天,这种水就可以变为冰了。

听起来这一方式好像有一些难以置信,河水的确是很冰冷没有错,但为何要用开水来造冰,用冷水的作用并不是更快吗?而河水自身的温度尽管很低,可是都没有达到冰度,为何反倒可以让更热的水结冰呢?


二、古人造冰的原理是什么?

对于《淮南万毕书》的这一段记载,历年来的学者都是有自己的见解。尤其是近代的物理专业知识传到在我国以后,大家针对这一记载的真实有效更为猜疑,毕竟《淮南子》中也有众多神话故事的记载。

但也是一些学者感觉古人只是在不经意中了解了一些如今容易被大家忽略的物理专业知识。

例如宁波大学的学者洪震寰认为,这类办法使用的是条件气压更低的地方水冰点温度上升的基本原理,由于井的高度一般较为深,井底的标准气压会非常低。


但是也是有学者不同意这类观点,由于古时候沒有设备钻探,不太可能动辄将井的深层打进五百米。

古人造冰的要点就取决于“开水”这一好像反常识的点,在完成了封口的瓮中最深处造成了类似“焦汤效用”的反应,因而开水可以快速减温,甚至最后结冻。

所谓焦汤效应,便是汽体在根据过多孔性物质时出现了不可逆的绝热变形,最后造成 温度的骤然转变 。

在这个实际操作中,封死瓮口的“缣”就是那个多孔结构物质,而水瓮又可以密封性别的一部分。那么,这一猜测是否正确呢?


三、有关古代造冰的试验

任何一种用以具体指导操作的基础理论,假如不通过真正的试验,那就仅是一种猜测和空话。

因此学者李志超对于此事进行了试验。它用球形玻璃瓶子替代陶瓮,在这其中装进水和温度计,并将其进行密封,再煮沸水瓶里的水,快速放入装满了冷水的纯净水桶中,相当于用更为认真细致、可控性的方法对古人的观点做好了认证。

那結果怎么呢?李志超发现在一开始,瓶中的水确实减温十分快,在很短的時间内就从几近熔点的九十多摄氏度减到二十多℃,可是在那以后的减温就沒有这么快了。


是否会是存放時间不足的原因呢?毕竟《淮南万毕书》上的记载是要置放三日。

因此李志超又将水瓶座置放了好多个钟头,这时的温度早已下降到7.5℃。他将密封迟缓地除掉,那样还可以让外界的气体迟缓注入,具有均衡內外标准气压的功效。

这以后瓶中的水又下滑了大约1.5℃,总体的温度在6℃上下,早已可以说是十分清爽,可是明显离冰度也有一段距离,更难以获得像冰窟里存储的冰那般块状且硬实的冰。


四、古人到底有没有真的制造过冰?

此次试验是第一次对于《淮南万毕书》中造冰方式的详细试验,为学术界给予了至关重要的科学研究材料。

有关《淮南万毕书》中记载的办法究竟是否真正,也存有一个十分分歧的结果:一方面古人记载的这个办法的确可以在短期内迅速减少开水的温度,表明并不是胡编,只是根据现实的实验总结的方式 ;可是在另一方面,这类方式好像也并不能够让水抵达真的冰度,究竟是什么原因?

有学者明确提出了另一种见解:或许这原本是一种劳动者在现实日常生活总结下来的方式 ,可是编撰《淮南万毕书》的文大家并沒有真的试验过,因此也不知道这类办法的预期效果,就空穴来风将其写进了书里。

这一观点古代历史有很多事例,但现阶段都不可以完全毫无疑问便是这样的情况,毕竟《淮南万毕书》中的记载也十分简易模糊不清,可能是有哪些重要的过程被忽视,才造成最后的结果不尽如人意。

总的来说,有关我国古代用热水造冰的基本原理,迄今都是一个困惑着科学家的难点。


总结:

人们的聪慧在指引着这个种族不断前进,我们对于幸福生活的渴望,使我们在科技上不断的挑战自我。

即便是在并不先进的古时候,人民也在日常生活中总结了很多好用的经验,可以让大家在生产主力还不发达的时代得到了一些简单的幸福。

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