冰的製造簡單方便,只需要一個冰箱足矣,冰制的產品在炎熱的夏天已經成為了人們必不可少的東西。
夏日中的續命救星
讓人難以相信的是,中國古人可能早在2000年前就已經可以製造出冰塊,而且古人使用的還是熱水,讓物理學家們非常疑惑。
古代的冰塊
古人使用冰塊的歷史以追溯到商周時期,那一時期的古人們將冬天的冰塊儲存在冰窖當中,供給到夏天使用。
根據熱量傳遞的規律,物體越厚,熱量傳遞的的效果也就越低,深深的地窖當中幾乎無法接受到來自外界的熱量。
熱量傳遞示意圖
所以地窖當中一直處於恆溫的狀態,位於地窖當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,設計出來一款簡易冰箱。
早期簡易冰箱是由青銅製成,彰顯皇室的大氣與華貴,簡易冰箱整體看上去是一個正方形的盒子,盒子的周邊鑄造了幾處專門放置冰塊的地方。
青銅冰鑒
都能夠冰塊放入到周邊之後,冷氣傳遞過去,盒子內部迅速降溫,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中,既能用於儲存食物,又能達到降溫的目的,非常的便捷。
冰鑒妙用
隨著南方經濟的開發,不少人開始南遷,達官貴族們想要在炎熱的南方用上「冰鑒」成為了一個難題。
因為南方的冬天根本不結冰,即便是有冰塊,也是薄薄碎冰,別說儲存到夏天,就是將它撈起來一會兒,也得融化。
南北方的冬天不是一個重量級
而且由於技術方面的欠缺,很多北方地區儲存冰塊不當也容易化掉,以至於夏天的冰塊根本供應不上來。
這個時候古人想要是能夠人工製作冰塊就好了,正所謂只要思想不滑坡,辦法總比困難多,還真讓古人找出了製冰塊的方法。
古人一般是冬天存冰塊夏天用
古代製冰辦法
在我國的著作《淮南萬畢術》當中,記載有一種熱水製冰的方法,古人稱:「取沸湯置瓮中,密以新縑,沈(井)中三日成冰。」
大致的意思是,將沸騰的水放在瓮中,頂部密封完成之後,將其放置在井中三天,三天之後即可成冰。
井在古代可謂是天然冰箱
看到這裡,不少人有疑問,冷水製冰都困難,為何還用熱水製冰?而且井水當中的溫度達不到凝結點,就連井水自己都無法結冰,怎麼可能讓沸水結冰呢?
對此,物理學家們剛開始也跟大家一樣,看到之後是蒙圈的,後來展開實驗,一探究竟。
結冰實驗
根據物理學原理,氣壓越低,水的凝固點越高,想要讓水結冰,就必須改變水體所在的氣壓。
這個時候密閉的瓮和沸騰的水成為了解題的關鍵。
熱水比冷水更容易結冰
當沸騰的水進入到瓮當中的時候,水汽溫度高,將原本在內的空氣排除出一部分,古人在將其封存起來,氣體通過細小的孔洞排除,在翁內形成高溫低壓的狀態。
根據焦耳湯姆遜效應,氣體通過多孔膨脹之後,會使得溫度迅速變化。
這個時候古人只需要尋找到3攝氏度左右的井水,放置在當中,瓮內的熱水就可以結冰。
經過如此複雜的原理工序之後,瓮內才可以結出少量的碎冰。
物理學家不理解的是,古人們究竟是如何在這些變數當中,找到結冰方法的。
要知道這個結冰的步驟一步也不能錯,為什麼在科學落後的古代,古人們用的是熱水而不是冷水?
古人的智慧不可小覷
有專家猜測,古代人其實對兩種水源都進行嘗試過,而古人利用沸水的原因,是水沸騰之後冒出的水蒸氣,與冰塊冒出的冷氣極為相似。
在生產力落後的古代,人們會認為這兩種東西具有緊密的關聯性,沸水和冰塊之間能夠相互轉化。
所以才用沸水進行了大量的實驗,當然也有可能是古人在一次意外當中發現的。
比如當一個人想要喝水的時候,但又怕沸水太燙,於是將沸水浸潤到井水當中,但是這個人卻忘了提出來。
等幾天後想起來,發現自己瓮中的沸水居然結出了冰塊,大喜過望,將這個先進的製造技術公之於眾。
古人眼中的沸水製冰可謂神跡
不管是何種原因,想要利用瓮製成冰塊變數太多,古人的技術難以掌控,很難成功。
即便是真的成功,沒有保溫系統的古代,碎冰無法進行距離運輸,本身的製冷效果差,費時費力效率還低。
很多專家推測,這不可能是古代的製冰方法,只不過是在書中記錄了製冰的可能性罷了。
硝石製冰
在古代最常用的製冰方法還是硝石製冰,
人們在外出的時候,發現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,人們對它進行反覆擦拭,想要讓它保持乾淨,結果硝石粉末進入到水中。
硝石製冰
準備休息片刻之後的古人,發現剛才自己所在的小水坑居然結出了冰渣,要知道這是在炎熱的夏天,野外根本不會出現結冰的情況。
有聰明的人看出,肯定是這塊「神石」在作祟,於是反覆進行試驗,發現了硝石能夠結冰的特性。
再加上硝石製冰非常的快捷方便,後來硝石就成為了古人們製冰的重要原材料。
硝石製冰的原理很簡單,其實就是硝石溶於水之後,可以吸收大量的熱量,促使水中的溫度達到冰點。
當然,硝石本身是不可食用的,古人在製作可食用冰塊的時候,會準備一大一小兩個水盆。
硝石不可食用由血的經驗得來
小盆放在大水盆當中,分別裝滿水,之後在大水盆當中放入硝石,大水盆的溫度降低之後,快速傳遞到小水盆當中,讓小水盆也結出冰塊。
這樣的製冰方式能夠讓大水盆當中的硝石循環利用,還能保證小水盆的冰塊的實用性。
不得不得讚歎,先賢古人們卓越的智慧,想出來如此多的製冰方式。
古代冰塊的用途
在古代,冰塊的用途非常廣泛,首先冰塊可以製作成「冰糕」,冰糕的製作方式已經有了現代化的感覺。
古人們將糖和香草放在半開放的小罐子當中,再把罐子浸泡在有硝石的水中,等到凝固之後,就可以得到可口的「冰糕」了。
古人的雪糕:酥山
由於我們古代的手工藝非常發達,用於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。
而且還能夠根據口味定製,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。
不過古代人們對硝石的開採技術差,硝石出產低,本身的成本高,冰糕的價格自然不像是現代這樣便宜。
硝石
更讓人吃驚的是,冰塊在在古代居然可以藥用。
在《本草綱目》當中就記載有冰塊在醫藥方面的價值,在夏季中暑的時候將冰塊敷在膻中穴,可以驅熱解暑。
膻中穴圖示
發展到今天,在藥店當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。
在醫療工作當中,冰塊還可以緩解病人的疼痛,尤其是古人們牙疼的時候,非常的實用。
冰塊還被用於娛樂活動當中,一些地方夏季的節日活動,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