2000年前中国古人用热水成功造冰,是什么原理?曾困扰过物理学家

2021年09月16日22:22:03 科学 1353

适宜人类生存的环境温度虽然说有一定的范围,但过高或者过低的温度,都会影响人的生活质量。如今人们已能够借助空调这样的电器,在炎热的夏天也能享受清凉的室内环境。

2000年前中国古人用热水成功造冰,是什么原理?曾困扰过物理学家 - 天天要闻

古人挖冰窖保存冰块

而在空调和冰箱这样的制冷机器出现之前,人们想要在夏天喝冰饮和吃到冷制品,是很困难的一件事。尤其是居住在靠近热带地区的古人,在夏天能够获取冰块,成了一种奢望。

古人的智慧还是不容忽视的,很早之前人们就发现,地下较深的地方温度较低。低温环境能够保持冰块不化,于是就有人开凿冰窖保存冰块。

2000年前中国古人用热水成功造冰,是什么原理?曾困扰过物理学家 - 天天要闻

冬季将大量冰块存入冰窖,到了夏天还能剩下一些冰块,但这种保存冰块的方法,更多是达官贵人才有能力做到。一般人就难以享受夏天获得冰块的条件了。不过劳动人民在长期实践中总结了很多经验,古人还确实发现了夏天制冰的方法。

热水制冰的方法是否可行

2000年前西汉著作《淮南子》中就记载了一种制冰方法,原文记载“取沸汤置瓮中, 密以新缣, 沈 (井) 中三日成冰。”用一个瓮盛放沸水,将其用布料密封起来,然后沉进井中,过三天就能制出冰块。

2000年前中国古人用热水成功造冰,是什么原理?曾困扰过物理学家 - 天天要闻

热水造冰听起来匪夷所思,井水温度虽然很低,但也没到冰点。用热水来实现降温,确实速度相比用冷水更快,但要达到比周围环境温度还低的程度,显然是违背常理的。

2000年前中国古人用热水成功造冰,是什么原理?曾困扰过物理学家 - 天天要闻

对于《淮南子》中记载的这种制冰方法,很多人都持怀疑态度。但也有一些学者觉得其中可能包含了一定的物理原理,只不过平常情况下不容易显现出来。井底气压更低,在低气压的环境中,水的冰点会升高,这是否意味着就能实现热水制冰呢?现代制冷方法较多,而冰箱空调这样的电器,制冷一般都是基于“焦汤效应”。

2000年前中国古人用热水成功造冰,是什么原理?曾困扰过物理学家 - 天天要闻

即气体经过绝热膨胀,温度会降低,如果能够持续将这一效应进行下去,就能实现温度不断降低,能够将空气液化。但这个过程是需要额外动力供应的,显然井水中的瓮只有一次绝热膨胀过程,难以实现将瓮中的热水降低到冰点。有人就尝试过重现这种热水制冰的方法,结果发现一开始温度下降确实很显著。

2000年前中国古人用热水成功造冰,是什么原理?曾困扰过物理学家 - 天天要闻

但随着容器内的水和周围环境的温度差距越来越小,温度下降速度越发缓慢,最后达到热交换平衡后,容器中的水还是没有结冰。或许有人觉得古人打得井很深,井水温度能达到冰点附近。

热水制冰也有一定的可行性

但在古代那种条件下,想要打出几百米的深井,难度十分巨大,所以井水的温度不会比空气中温度降低太多。这不得不让人怀疑古人是否真的制出了冰块。

有人认为编纂这本著作的文人,并没有亲自验证过方法的可行性,只是听说了这种热水制冰的方法,将其写进了书中。具体怎么操作没有讲述清楚,虽然古人利用热水造冰成功可能性很小,但除了这种方法,古人还可以用硝石来制冰。

2000年前中国古人用热水成功造冰,是什么原理?曾困扰过物理学家 - 天天要闻

硝石溶解后会吸热,或许沸水制冰的瓮中就掺入了大量硝石,这样瓮中的热水降低到冰点也不是没有可能。至于古人究竟是如何操作的,已无从考证了。

仅从留存下来的资料来看,难以还原古人的实际操作流程。但基本的物理原理是不可能违背的,古人制冰的方法不会违背已经发现的物理原理。

科学分类资讯推荐

世界最快微型无人机!深圳学生自制飞行器,创吉尼斯世界纪录 - 天天要闻

世界最快微型无人机!深圳学生自制飞行器,创吉尼斯世界纪录

南都讯 记者伍曼娜 世界最快微型无人机来自深圳!5月12日,香港中文大学(深圳)学生徐阳发布视频,介绍他自制飞行器PROWESS并创下世界最快微型无人机吉尼斯世界纪录的研制经过。PROWESS这款目前世界上最快的微型无人机,重量仅有247克,速度却能达到每小时340公里。网友评论说,这款学生自制飞行器拥有“高铁速度”。徐阳20...
长青保护区再次发现野生象鼻兰种群 - 天天要闻

长青保护区再次发现野生象鼻兰种群

5月10日,陕西长青国家级自然保护区工作人员在野外综合考察途中,再次监测到国家一级重点保护野生植物象鼻兰。这是继2022年在长青保护区首次发现象鼻兰后的又一次重要发现,标志着区内存在稳定的野生象鼻兰种群。
动物异常、天气异象是地震前兆?灾害防御专家答疑 - 天天要闻

动物异常、天气异象是地震前兆?灾害防御专家答疑

光明网讯(记者 曾震宇) 有传言称,每当地震发生前,都会发生动物异常行为或天空呈现奇怪造型云朵等“预兆”,这样的说法是否有科学依据?5月12日,是我国第17个全国防灾减灾日,在应急管理部、中国地震局举行的“人人讲安全、个个会应急”安全知识发布会上,中国灾害防御协会理事、科普专家邹文卫表示,动物异常和气象变...
时间、地点、震级都能精准“预言”?一招辨别地震谣言! - 天天要闻

时间、地点、震级都能精准“预言”?一招辨别地震谣言!

光明网讯(记者 曾震宇)5月12日,是我国第17个全国防灾减灾日,在应急管理部、中国地震局举行的“人人讲安全、个个会应急”安全知识发布会上,中国灾害防御协会理事、科普专家邹文卫表示,凡是说“某年某月某日某地发生某级地震”,这肯定是地震谣言,不可信。这一点,我们一定要坚定不移地确信这是地震谣言。中国灾害防御...
云南省人类精子库现只接待昆明五城区常驻1年以上人群 - 天天要闻

云南省人类精子库现只接待昆明五城区常驻1年以上人群

掌上春城讯 5月12日,记者从云南省人类精子库获悉,目前精子库只接待昆明市五城区人群,及常驻昆明一年以上人群。精液捐献是一项高尚的人道主义行为,志愿者捐献的精液将提供给生殖中心,用于不孕不育的家庭繁衍后代,志愿者的信息将受到严格的保密,受者将无法获知您的任何带有身份指向性的信息。云南省人类精子库自2018年...
北航/北大合作Nature论文:柔性电子贴片,实现向内脏器官细胞的精准高效递送 - 天天要闻

北航/北大合作Nature论文:柔性电子贴片,实现向内脏器官细胞的精准高效递送

撰文丨王聪编辑丨王多鱼排版丨水成文将治疗药物靶向递送到内脏器官(例如用于促进器官损伤的愈合,或促进癌细胞凋亡),在许多疾病的治疗中显示出巨大前景。目前,主要的递送方式依赖于循环,然而,这种模式效率低下,难以到达靶器官,难以穿透细胞膜,还存在着安全性和可控性的限制。因此,有必要开发精准、安全且高效的靶...