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

中国交付全球最大“人造太阳”重要部件 - 天天要闻

中国交付全球最大“人造太阳”重要部件

近日,全球最大“人造太阳”国际热核聚变实验堆(ITER)计划磁体馈线采购包项目迎来关键节点,其最后一套校正场线圈内馈线部件在合肥竣工,并交付起运位于法国的ITER现场。这标志着ITER磁体馈线系统中所有超大部件的研制顺利完成。ITER磁体馈线系统由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所研制,被称为ITER磁体系...
张振丰调研温州学研究联合会 构建中国学视野下的温州学研究体系 - 天天要闻

张振丰调研温州学研究联合会 构建中国学视野下的温州学研究体系

4月13日,副省长、市委书记张振丰在温州学研究联合会调研时强调,要深入学习贯彻习近平文化思想和习近平总书记考察浙江重要讲话精神,坚持“立足温州、研究温州、服务温州”,深化时间维度、放大空间维度,贯通历史研究温州、跳出温州研究温州,努力打造温州建设高水平文化强市的重要窗口、具有全国影响力的地方学术研究的...
土拨鼠等动植物不得携带入境!关于国门生物安全,你要知道这些 - 天天要闻

土拨鼠等动植物不得携带入境!关于国门生物安全,你要知道这些

极目新闻记者 张秀娟通讯员 赵梦洁 黄晓彧 林敏“小朋友们,外来入侵物种包括哪些呢?”“在咱们出国旅游前,需注意哪些问题呢?”4月12日,在第十个全民国家安全教育日来临之际,武汉海关在武汉天河国际机场开展了一场别开生面的“海关开放日”活动。15名小学生化身“国门小卫士”,零距离体验、参与海关全民国家安全教育...
月球上跳一跳,轻松打破跳高世界纪录!这个展会,解密引力奥秘 - 天天要闻

月球上跳一跳,轻松打破跳高世界纪录!这个展会,解密引力奥秘

顶端新闻记者 杨逍 文 时硕 图如果你向往星辰宇宙,那你是否幻想过在其他星球上跳跃?在本次国防展的“星球重力”互动体验机前,你每次的纵身一跃,都会化身成屏幕中身穿宇航员服的小人,来到月球、金星、火星、火卫二、土卫一等星体上,屏幕的上方记录着你的跳跃高度。在月球,你轻轻一跃就能达到3米高度,轻松打破2.45米...
4月13日石家庄强风显著增强的原因 - 天天要闻

4月13日石家庄强风显著增强的原因

4月13日石家庄强风显著增强的原因,是多重气象条件和地理因素共同作用的结果。根据气象监测和专家分析,此次强风具有以下关键成因:一、极端天气系统的叠加效应1.
神十九乘组“太空出差”倒计时:各项空间科学实(试)验稳步推进 - 天天要闻

神十九乘组“太空出差”倒计时:各项空间科学实(试)验稳步推进

IT之家 4 月 13 日消息,据央视网报道,神舟十九号航天员乘组的“太空出差”之旅即将进入倒计时。上周,神十九乘组稳步推进各项空间科学实(试)验,在开展站内环境监测、设备检查维护等工作同时,积极开展健康维护。神十九乘组利用脑电设备开展了多项实验的测试工作,地面科研人员将利用获取的数据探究重力对视觉运动信息...
感受活力丨机器人正在进化中……这样的“生活搭子”,你喜欢吗? - 天天要闻

感受活力丨机器人正在进化中……这样的“生活搭子”,你喜欢吗?

模仿人类奔跑、跳跃、空翻,像人一样说话、思考甚至察言观色。这不是科幻电影对未来的虚构,而是2025中国机器人产业阔步向前的现实。小时候的你,是不是也曾畅想过:家里有一个机器人,能买菜、做饭、铺床、扫地,帮你干农活,还可以照顾家里老人……时至今日,这些“天马行空”的想象,正在变成现实。“12点了,您该吃药了...