2000年前中国古人用热水造冰,困扰物理学家多年,究竟是什么原理
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2025-06-29 11:21:26

随着夏季气温的不断升高,冰块和冰沙的问世无疑成为了对抗酷热天气的有效良方,能够显著缓解人们因炎炎夏日而带来的烦躁与不适感。

现代社会的制冰技术主要依靠先进的机械设备和制冷系统,那么,你是否好奇古代人是如何自制冰块的呢?

古代制作冰块通常有两种主要方式:一种是储存冬季所产生的冰块,另一种则是夏季创造冰块。

储存冬天的冰块是一种利用自然气候的智慧。冬季寒冷的气温促使水快速结冰,因此古人们会选择在冬天将结成的冰存放在高山洞窑或地下的天然洞穴中,以便于在炎热的夏天使用。这些天然存储地点由于独特的地理位置和环境条件,即便在炎热的夏季,存放的冰块也能够保留较长时间,而不会迅速融化,便利了古人的饮水需求。此外,如果储存冰的场所出现了隐患,一些专门的建筑工人会定期进行修缮,以确保冰块的有效保存。

另一个引人入胜的古代制冰技术则是“夏造冰”。这一技术曾经让众多现代物理学家困惑不已,许多疑问至今仍无解。《淮南完毕术》一书在西汉时期首次记载了古人如何在夏季制造冰块,书中描述的方法简单而言就是利用热水来制造冰。具体步骤为:首先,将沸腾的水装入瓶子中,再用针织材料将瓶口密封,最后将密封好的瓶子放入井底,经过三天后便会自行生成冰块。通常,人们认为冰块的生成是基于冷水,但采用热水这一方法无疑令人惊讶,似乎难以置信。

这一现象曾经让物理学家们众说纷纭,直到现代物理学的发展,才揭示了其中的奥秘。根据物理学理论,如果某个地方的气压较低,水的冰点将会随之升高。因此,一些科学家猜测,古人利用瓶子和井下的低气压实现了热水制冰。然这些理论很快就遭到反驳。批评者指出,虽然古代井深,但气压并不会显著降低。根据现有资料,深井的深度通常仅几百米,而依据现代物理,气压的减少最多也只能使冰点提高约1℃,这显然是难以成立的。

此外,有学者进行了“焦汤效应”的实验,其结果如下:在常温常压的条件下,绝大多数气体通过节流膨胀会导致温度下降,产生冷却效果,相较之下,氢、氦等少数气体通过此过程反而会升温。经过多次实验,研究者发现,古代的“夏造冰”技术实际上是可行的,但在实施时对多种条件的要求与难度都非常高。

然而,虽然现代物理学家逐渐揭示了古人如何利用热水制造冰块背后的原理,但这一技艺却在历史变迁中逐渐失传。这意味着,我们虽然明白古代技术的存在,却再也找不到能够操作这一技术的人。古人智慧的确令人敬佩。

技术失传的原因之一是古代社会的等级制度非常严苛。在中国历史的大部分时期,社会阶层分明,人们各自按照自己所属的等级佩戴特定的饰品,若有人越权则极有可能遭遇严厉的惩罚。冰块的制作,通常是达官贵人或者皇室专属的奢侈品,平民百姓对此多是可望不可及,因此掌握这项技术的人数非常有限,最终逐渐失传。

不过,到了唐末时期,人们在日常生活中发现硝石能够吸收热量,促使水迅速变成冰。从此,硝石制冰的技术便在人们的生活中广泛传播开来。古代人民的智慧真是值得我们深深钦佩!

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