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2000年前中國古人如何用熱水成功造冰,是困擾物理學家的巨大難題

在炎熱的夏季裡面,冰塊可以快速讓人降暑,讓人神清氣爽。夏天可以吃冰棒吹空調,在以前的古代,沒有冰棒和空調,古人們是怎樣度過炎熱的夏天的呢?

2000年前中國古人如何用熱水成功造冰,是困擾物理學家的巨大難題


冰塊

千萬不要小看古人的智慧,在古代炎熱的夏季裡面,也沒有製冰機的存在,但古人靠自己的智慧造出了冰塊,解決了夏日悶熱的環境。還把冰製作成各種飲品小吃,為了儲存冰塊還建立專門的冰窖,到了夏天就可以使用冰塊。那古代的時候古人真的製造出冰了嗎?

古人真的製造出冰了嗎?

在古代,古人卻是製造出了冰塊,但冰塊並不是所有人都可以使用的,只有皇親貴族才可以有冰的使用權。現在我們有冰箱、製冰機可以輕鬆地生產出大量的冰塊,還有恆溫儲存這些冰塊。但是,在古代,想要儲存冰塊是件不容易的事情,想要擁有天然的冰窖,就需要人工的開採和挖掘,一般家庭也沒有這樣的實力,可以擁有冰窖。

2000年前中國古人如何用熱水成功造冰,是困擾物理學家的巨大難題


古代有權有勢才能享用冰塊

那麼沒有冰窖,在夏天普通人是怎麼度過的呢?那就是水井。古人透過竹籃,把食物放進竹籃裡,竹籃放進水井中,透過水井的溫度讓食物迅速降溫,這樣就可以擁有降暑的食物了。現在在農村也可以看見,把西瓜放進水井裡面,浸泡一段時間後,打撈上來就變成了冰鎮西瓜。古人透過冰冷的井水讓食物達到冰鎮冷藏的效果,在《淮南萬畢術》裡面也記載了古人究竟是怎麼樣製造出冰的,並不是把井水變成冰水,而是把熱水製造成冰。

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透過水井幫西瓜降溫

古人把製造冰的這種技術叫做“夏造冰”。

什麼是夏造冰

“夏造冰”其實就是古人發明的原始製冰技術,只有古書籍中才有記載。而夏造冰是把熱水放在一個封閉的容器裡面,透過物理產生變化,當熱水達到一定的沸點時,就可以做到降溫然後形成冰塊。至於熱水造冰的說法,現在也有很多人不敢相信這是真的。

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古人制冰

夏造冰至今也是一團謎題,只有在古書中才看見夏造冰的出現。科學家們也一直在研究夏造冰,關於夏造冰能夠成功,出現了許多不同的聲音,有些人認為夏造冰是不可能成功的。

按照物理說法,氣壓只要不停地降低,那麼水的冰點也會隨著變化升高。在古書中記載的就是,把沸水放進封閉的容器裡面,四面八方,都需要完全地進行封口,保證裡面的沸水不滲透出來。再把容器裡面的沸水,放進水井裡面,容器進入水井中,溫度也會大幅度地下降,容器裡就會產生氣壓,氣壓會隨著溫度減少,水裡的冰點就會升高。也可以說氣壓影響著冰,而不是沸點影響著冰點,所以認為夏造冰是不成功了。也就否認了古人制冰技術。

2000年前中國古人如何用熱水成功造冰,是困擾物理學家的巨大難題


結冰的過程

不能因為這一條就否認古人有製冰的技術,只不過熱說製冰確實有點難度。科學家們也紛紛進行實驗,想證實夏造冰是可以成功的。

夏造冰實驗

考古學家李志超認為,夏造冰的技術,是古人透過氣體膨脹,實現降溫的原理,做到的熱水造冰。並做了類似的實驗,拿出玻璃容器,裡面裝上少部分水,用橡皮塞把玻璃容器的出氣口塞住,再把整個玻璃容器包起來,並且在玻璃容器旁放上溫度計,可以透過溫度計,觀察氣溫的變化。溫度計是貼在玻璃容器上的,透過實驗表示,沸水在封閉的情況下,是可以達到冷卻的效果。

2000年前中國古人如何用熱水成功造冰,是困擾物理學家的巨大難題


夏製冰

模擬實驗的成功,讓李志超更加堅信,熱水造冰是可以實現的。然後就開始了更加詳細的實驗,這次實驗採用的是,把沸水放在容器裡面,讓容器和沸水保持在同一個高溫中,再進行封口包裝,沸水在容器中,會產生水蒸氣,水蒸氣會充斥著整個出口,容器裡的空氣也會被排出體外。

夏季是最適合熱水製冰的,因為夏天井水的溫度非常的低,只要容器進入井水就會迅速降溫,容器裡面的水也會開始凝結,只要溫度掌握的好就可以成功製造出冰絲,只要容器的溫度保持在零下幾度的話製冰完成不成問題。

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冰窖

李志超的實驗結果震撼了科學界,在《中國科學技術史·物理學卷》中都記載了這項實驗過程和結果。

《淮南萬畢術》中的夏造冰,簡介的解釋就是,在大甕裡面放進一個裝熱水的容器,然後密封起來,放進水井中,在水井中浸泡整整三天的時間,當拿出來時,就可以看見,杯子裡面水已經成了冰。重點在於熱水是先裝在杯子中,再放進容器裡面的。也就是說,低壓下的水被快速蒸發後產生吸熱冷的效果,這也就是“夏造冰”技術。

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裝滿熱水的大甕

想要完成製冰就要滿足三個條件,首先是,套熱水杯子的容器要足夠大,其次,溼度要低於25%,最後裡面空氣溫度要保持在20℃,才有可能製造出冰,冰的形成不是容器的底部,而是在封住出口處。但這種人工造冰的技術,產冰量很少,需要大量的人力物力才可以完成。

2000年前中國古人如何用熱水成功造冰,是困擾物理學家的巨大難題


製冰塊

為什麼說在夏天是最適合製冰的呢?因為,夏天使用熱水,下降時可以快速蒸,達到吸熱製冰的效果,夏天的溫度也適合,可以保證容器和熱水杯子是一樣的溫度,想要製造出大的冰塊,就選擇大一點的容器,降低容器外的相對溼度,就可以製作大型冰塊。冬天就很難製造冰塊,首先冬天的氣溫就達不到標準,空氣中的溼度比較小,也不適合製冰,更不會成功製造出冰塊。

總結

透過科學家們造冰實驗,可以證明夏造冰技術的存在的,現在我們也不需要進行這樣的人工造冰技術。古人的智慧至今讓人感到崇拜,在艱苦情況下,沒有任何的儀器支援,還可以做到精準的製冰技術,真是令人佩服啊!

分類: 科學
時間: 2021-09-25

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