冰的制造簡(jiǎn)單方便,只需要一個(gè)冰箱足矣,冰制的產(chǎn)品在炎熱的夏天已經(jīng)成為了人們必不可少的東西。
讓人難以相信的是,中國古人可能早在2000年前就已經(jīng)可以制造出冰塊,而且古人使用的還是熱水,讓物理學(xué)家們非常疑惑。
古代的冰塊
古人使用冰塊的歷史以追溯到商周時(shí)期,那一時(shí)期的古人們將冬天的冰塊儲(chǔ)存在冰窖當(dāng)中,供給到夏天使用。
根據(jù)熱量傳遞的規(guī)律,物體越厚,熱量傳遞的的效果也就越低,深深的地窖當(dāng)中幾乎無法接受到來自外界的熱量。
所以地窖當(dāng)中一直處于恒溫的狀態(tài),位于地窖當(dāng)中的塊冰也能很好地保存到夏天。
擁有冰塊的古人玩得還是很花的,古人們利用自己的智慧,設(shè)計(jì)出來一款簡(jiǎn)易冰箱。
早期簡(jiǎn)易冰箱是由青銅制成,彰顯皇室的大氣與華貴,簡(jiǎn)易冰箱整體看上去是一個(gè)正方形的盒子,盒子的周邊鑄造了幾處專門放置冰塊的地方。
都能夠冰塊放入到周邊之后,冷氣傳遞過去,盒子內(nèi)部迅速降溫,最終形成冰箱的效果。
古人們將其稱作是“冰鑒”,“冰鑒”被古人們放在房間當(dāng)中,既能用于儲(chǔ)存食物,又能達(dá)到降溫的目的,非常的便捷。
隨著南方經(jīng)濟(jì)的開發(fā),不少人開始南遷,達(dá)官貴族們想要在炎熱的南方用上“冰鑒”成為了一個(gè)難題。
因?yàn)槟戏降亩旄?strong>不結(jié)冰,即便是有冰塊,也是薄薄碎冰,別說儲(chǔ)存到夏天,就是將它撈起來一會(huì)兒,也得融化。
而且由于技術(shù)方面的欠缺,很多北方地區(qū)儲(chǔ)存冰塊不當(dāng)也容易化掉,以至于夏天的冰塊根本供應(yīng)不上來。
這個(gè)時(shí)候古人想要是能夠人工制作冰塊就好了,正所謂只要思想不滑坡,辦法總比困難多,還真讓古人找出了制冰塊的方法。
古代制冰辦法
在我國的著作《淮南萬畢術(shù)》當(dāng)中,記載有一種熱水制冰的方法,古人稱:“取沸湯置甕中,密以新縑,沈(井)中三日成冰?!?/p>
大致的意思是,將沸騰的水放在甕中,頂部密封完成之后,將其放置在井中三天,三天之后即可成冰。
看到這里,不少人有疑問,冷水制冰都困難,為何還用熱水制冰?而且井水當(dāng)中的溫度達(dá)不到凝結(jié)點(diǎn),就連井水自己都無法結(jié)冰,怎么可能讓沸水結(jié)冰呢?
對(duì)此,物理學(xué)家們剛開始也跟大家一樣,看到之后是蒙圈的,后來展開實(shí)驗(yàn),一探究竟。
結(jié)冰實(shí)驗(yàn)
根據(jù)物理學(xué)原理,氣壓越低,水的凝固點(diǎn)越高,想要讓水結(jié)冰,就必須改變水體所在的氣壓。
這個(gè)時(shí)候密閉的甕和沸騰的水成為了解題的關(guān)鍵。
當(dāng)沸騰的水進(jìn)入到甕當(dāng)中的時(shí)候,水汽溫度高,將原本在內(nèi)的空氣排除出一部分,古人在將其封存起來,氣體通過細(xì)小的孔洞排除,在翁內(nèi)形成高溫低壓的狀態(tài)。
根據(jù)焦耳湯姆遜效應(yīng),氣體通過多孔膨脹之后,會(huì)使得溫度迅速變化。
這個(gè)時(shí)候古人只需要尋找到3攝氏度左右的井水,放置在當(dāng)中,甕內(nèi)的熱水就可以結(jié)冰。
經(jīng)過如此復(fù)雜的原理工序之后,甕內(nèi)才可以結(jié)出少量的碎冰。
物理學(xué)家不理解的是,古人們究竟是如何在這些變量當(dāng)中,找到結(jié)冰方法的。
要知道這個(gè)結(jié)冰的步驟一步也不能錯(cuò),為什么在科學(xué)落后的古代,古人們用的是熱水而不是冷水?
有專家猜測(cè),古代人其實(shí)對(duì)兩種水源都進(jìn)行嘗試過,而古人利用沸水的原因,是水沸騰之后冒出的水蒸氣,與冰塊冒出的冷氣極為相似。
在生產(chǎn)力落后的古代,人們會(huì)認(rèn)為這兩種東西具有緊密的關(guān)聯(lián)性,沸水和冰塊之間能夠相互轉(zhuǎn)化。
所以才用沸水進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn),當(dāng)然也有可能是古人在一次意外當(dāng)中發(fā)現(xiàn)的。
比如當(dāng)一個(gè)人想要喝水的時(shí)候,但又怕沸水太燙,于是將沸水浸潤(rùn)到井水當(dāng)中,但是這個(gè)人卻忘了提出來。
等幾天后想起來,發(fā)現(xiàn)自己甕中的沸水居然結(jié)出了冰塊,大喜過望,將這個(gè)先進(jìn)的制造技術(shù)公之于眾。
不管是何種原因,想要利用甕制成冰塊變量太多,古人的技術(shù)難以掌控,很難成功。
即便是真的成功,沒有保溫系統(tǒng)的古代,碎冰無法進(jìn)行距離運(yùn)輸,本身的制冷效果差,費(fèi)時(shí)費(fèi)力效率還低。
很多專家推測(cè),這不可能是古代的制冰方法,只不過是在書中記錄了制冰的可能性罷了。
硝石制冰
在古代最常用的制冰方法還是硝石制冰,
人們?cè)谕獬龅臅r(shí)候,發(fā)現(xiàn)了有一種晶狀的石頭,這種石頭就是硝石,覺得很好看,就將它保存起來。
在保存之前,人們對(duì)它進(jìn)行反復(fù)擦拭,想要讓它保持干凈,結(jié)果硝石粉末進(jìn)入到水中。
準(zhǔn)備休息片刻之后的古人,發(fā)現(xiàn)剛才自己所在的小水坑居然結(jié)出了冰渣,要知道這是在炎熱的夏天,野外根本不會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰的情況。
有聰明的人看出,肯定是這塊“神石”在作祟,于是反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了硝石能夠結(jié)冰的特性。
再加上硝石制冰非常的快捷方便,后來硝石就成為了古人們制冰的重要原材料。
硝石制冰的原理很簡(jiǎn)單,其實(shí)就是硝石溶于水之后,可以吸收大量的熱量,促使水中的溫度達(dá)到冰點(diǎn)。
當(dāng)然,硝石本身是不可食用的,古人在制作可食用冰塊的時(shí)候,會(huì)準(zhǔn)備一大一小兩個(gè)水盆。
小盆放在大水盆當(dāng)中,分別裝滿水,之后在大水盆當(dāng)中放入硝石,大水盆的溫度降低之后,快速傳遞到小水盆當(dāng)中,讓小水盆也結(jié)出冰塊。
這樣的制冰方式能夠讓大水盆當(dāng)中的硝石循環(huán)利用,還能保證小水盆的冰塊的實(shí)用性。
不得不得贊嘆,先賢古人們卓越的智慧,想出來如此多的制冰方式。
古代冰塊的用途
在古代,冰塊的用途非常廣泛,首先冰塊可以制作成“冰糕”,冰糕的制作方式已經(jīng)有了現(xiàn)代化的感覺。
古人們將糖和香草放在半開放的小罐子當(dāng)中,再把罐子浸泡在有硝石的水中,等到凝固之后,就可以得到可口的“冰糕”了。
由于我們古代的手工藝非常發(fā)達(dá),用于填裝冰糕的罐子形狀也各有差異,在古代人們甚至能夠吃到各種形狀的冰糕。
而且還能夠根據(jù)口味定制,如果人們足夠獵奇,甚至可以吃到辣椒味道的冰糕,非常的方便。
不過古代人們對(duì)硝石的開采技術(shù)差,硝石出產(chǎn)低,本身的成本高,冰糕的價(jià)格自然不像是現(xiàn)代這樣便宜。
更讓人吃驚的是,冰塊在在古代居然可以藥用。
在《本草綱目》當(dāng)中就記載有冰塊在醫(yī)藥方面的價(jià)值,在夏季中暑的時(shí)候?qū)⒈鶋K敷在膻中穴,可以驅(qū)熱解暑。
發(fā)展到今天,在藥店當(dāng)中販賣的小孩子冰貼,就是利用溫度傳遞的原理,來降低小孩子的體溫。
在醫(yī)療工作當(dāng)中,冰塊還可以緩解病人的疼痛,尤其是古人們牙疼的時(shí)候,非常的實(shí)用。
冰塊還被用于娛樂活動(dòng)當(dāng)中,一些地方夏季的節(jié)日活動(dòng),就有人專門在高處拋灑碎冰,讓人們能夠在炎炎夏日感受到冰爽
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