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科學菌:物理學家的巨大難題:2000年前中國古人如何用熱水成功造冰

導語:對從古至今的我們而言,怎樣度過嚴苛的冬季和難忍的夏日都是生活上的一個重大問題。

無論是嚴寒還是酷熱都是人類的天敵,甚至可以奪走大家的生命。即便是在沒有科學技術的古代,大家也會想方設法去給自己製造一些舒服的條件。

在大城市的夏季裡,大家最離不了的家用電器有兩種,那便是冰箱和空調。

針對冷氣機的渴望基本上己經成為了本能反應,而面對酷熱和焦渴,大家的第一反應便是如果可以吃上一點冷食就好了。因此,冰變成了夏季最寶貴的物品。



我們如今的家用冰箱可以輕鬆地生產出冰塊兒,大家自己在家就可以體驗到可口的冷食。可是在沒有製冰機器的古時候,大家在夏天是否和冰塊兒沒緣了呢?實際上並不是這樣,古人的聰慧遠遠地比大家想象得要高。

在史前的情況下,大家就發現了在地底、巖洞等地區可以始終保持超低溫,因此就在冬季溫度低於水能夠自然解凍的情況下,將大批次的冰塊兒開掘並運輸到純天然產生或是專業開掘的“冰窟”裡,可以一直將冰塊兒儲存到夏季拿取。

早在周朝的情況下,在我國就出現了專業管理冰窟的高官,被稱作“凌人”。



一、我國古代可以造冰嗎?

雖然冬季採掘純天然冰存留到夏是一個比較簡單的事兒,但很顯然並不是每一個人都可以有著冰窟的,過去這也是皇室、富商的特有權。那是否古時候的平常人就只可以在夏季承擔酷熱呢?

實際上勞動者也發揮了自個的聰慧,古時候最方便快捷的純天然“冰箱”便是深水井了。

將各類食材、新鮮水果裝在竹簍裡,吊在河水裡,過一會兒就可以在體驗到冰冷的美食了。但是這最多個可以算“冷凍”,古人是否有進行“冷藏”的辦法呢?



實情很有可能超出我們的預料,由於在2000年前漢朝的哲學著作《淮南子》裡,就記載有“以冬鑠膠,以夏造冰”的說法。

《淮南子》是漢朝淮南王劉安集結的“淮南流派”一同撰寫的,又稱之為《淮南鴻烈》,是淮南流派的“內書”。

而除開內書以外,淮南流派還所著敘述各種天氣現象與生活技術性的“外書”,《淮南萬畢書》便是這其中之一。但是讓人感到失望的是,《淮南萬畢書》的全本閱讀早已散佚,現階段僅有後人的一些輯本。

根據目前的材料,《淮南萬畢書》中的的確確地記載了古人造冰的方式 。原話如下所示:“取沸湯置甕中, 密以新縑, 沈 (井) 中三日成冰。”簡單翻譯一下,便是將開水置放在甕裡,用面料仔細地密封性起來,再沉在井中三天,這種水就可以變為冰了。

聽起來這一方式好像有一些難以置信,河水的確是很冰冷沒有錯,但為何要用開水來造冰,用冷水的作用並不是更快嗎?而河水自身的溫度儘管很低,可是都沒有達到冰度,為何反倒可以讓更熱的水結冰呢?



二、古人造冰的原理是什麼?

對於《淮南萬畢書》的這一段記載,歷年來的學者都是有自己的見解。尤其是近代的物理專業知識傳到在我國以後,大家針對這一記載的真實有效更為猜疑,畢竟《淮南子》中也有眾多神話故事的記載。

但也是一些學者感覺古人只是在不經意中瞭解了一些如今容易被大家忽略的物理專業知識。

例如寧波大學的學者洪震寰認為,這類辦法使用的是條件氣壓更低的地方水冰點溫度上升的基本原理,由於井的高度一般較為深,井底的標準氣壓會非常低。



但是也是有學者不同意這類觀點,由於古時候沒有裝置鑽探,不太可能動則將井的深層打進五百米。

古人造冰的要點就取決於“開水”這一好像反常識的點,在完成了封口的甕中最深處造成了類似“焦湯效用”的反應,因而開水可以快速減溫,甚至最後結凍。

所謂焦湯效應,便是汽體在根據過多孔性物質時出現了不可逆的絕熱變形,最後造成 溫度的驟然轉變 。

在這個實際操作中,封死甕口的“縑”就是那個多孔結構物質,而水甕又可以密封性別的一部分。那麼,這一猜測是否正確呢?



三、有關古代造冰的試驗

任何一種用以具體指導操作的基礎理論,假如不透過真正的試驗,那就僅是一種猜測和空話。

因此學者李志超對於此事進行了試驗。它用球形玻璃瓶子替代陶甕,在這其中裝進水和溫度計,並將其進行密封,再煮沸水瓶裡的水,快速放入裝滿了冷水的純淨水桶中,相當於用更為認真細緻、可控性的方法對古人的觀點做好了認證。

那結果怎麼呢?李志超發現在一開始,瓶中的水確實減溫十分快,在很短的時間內就從幾近熔點的九十多攝氏度減到二十多℃,可是在哪以後的減溫就沒有這麼快了。



是否會是存放時間不足的原因呢?畢竟《淮南萬畢書》上的記載是要置放三日。

因此李志超又將水瓶座置放了好多個鐘頭,這時的溫度早已下降到7.5℃。他將密封遲緩地除掉,那樣還可以讓外界的氣體遲緩注入,具有均衡內外標準氣壓的功效。

這以後瓶中的水又下滑了大約1.5℃,總體的溫度在6℃上下,早已可以說是十分清爽,可是明顯離冰度也有一段距離,更難以獲得像冰窟裡儲存的並那般塊狀且硬實的冰。



四、古人到底有沒有真的製造過冰?

此次試驗是第一次對於《淮南萬畢書》中造冰方式的詳細試驗,為學術界給予了至關重要的科學研究材料。

有關《淮南萬畢書》中記載的辦法究竟是否真正,也存有一個十分分歧的結果:一方面古人記載的這個辦法的確可以在短期內迅速減少開水的溫度,表明並不是胡編,只是根據現實的實驗總結的方式 ;可是在另一方面,這類方式好像也並不能夠讓水抵達真的冰度,究竟是什麼原因?

有學者明確提出了另一種見解:或許這原本是一種勞動者在現實日常生活總結下來的方式 ,可是編撰《淮南萬畢書》的文大家並沒有真的試驗過,因此也不知道這類辦法的預期效果,就空穴來風將其寫進了書裡。

這一觀點古代歷史有很多事例,但現階段都不可以完全毫無疑問便是這樣的情況,畢竟《淮南萬畢書》中的記載也十分簡易模糊不清,可能是有哪些重要的過程被忽視,才造成最後的結果不盡如人意。

總得來說,有關我國古代用熱水造冰的基本原理,迄今都是一個困惑著科學家的難點。



總結:

人們的聰慧在指引著這個種族不斷前進,我們對於幸福生活的渴望,使我們在科技上不斷的挑戰自我。

即便是在並不先進的古時候,人民也在日常生活中總結了很多好用的經驗,可以讓大家在生產主力還不發達的時代得到了一些簡單的幸福。

來源:科學頻道鱷梨

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分類: 美食
時間: 2021-10-29

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