中國古人在2000年前，是怎麼用熱水造冰的？困擾物理學家的難題

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

隨着南方經濟的開發，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量當中，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量太多，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