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造冰难题夏季来临时 , 如果感到炎热 , 一个比较好的降温方式便是喝点冷饮 , 最好再加些冰块 。 毕竟进入工业社会后 , 这点需求要满足还是非常简单的 。
但如果是2000年前的人们呢?那时的人们可没有冰箱、制冰机这一类电器 , 要想在夏天感受冰块带来的凉意是非常困难的 。
然而 , 根据我国古人的记录 , 2000年前西汉时期就有相关的制冰技术了 , 名为“夏造冰” 。 《淮南万毕术》中写道:“取沸汤置瓮中 , 密以新缣 , 沈中三日成冰 。 ”
大意为把热水放进瓮中 , 然后沉入井下 , 用热水制造冰块 。 听起来难以置信不是吗?因为在我们一般认识中 , 想要制造冰块 , 环境必须足够寒冷 , 而且得用冷水或常温水 , 没听说过用热水就能造冰的 。
别说你不信了 , 就连当代科学家也没搞明白古人究竟是通过哪种现象或者反应来进行热水制冰 , 如今这种方式仍然是困扰着物理学家的大难题 。
先别急着质疑这一记载是否真实 , 关于古书中的记载 , 我们得仔细地来看看 。 文章接下来将会从造冰历史、可能会发生的现象、现代物理研究这几个方面来仔细探讨一下事件发生的可能性 。
古法造冰古人们想要品尝到冰饮 , 通常是在寒冷地区开凿冰层 , 获取冰块 , 然后盖上被子或者布料经过长途运输 , 最后放置地窖进行保存 。 天气热的时候 , 就把冰块拿出来食用 。
【中国古人在2000年前是如何用热水成功造冰的?困扰物理学家的难题】
这种方法虽然会在整个过程中损失一部分冰 , 但是这种附带损失完全能够接受 。 并且地窖阴凉 , 非常适合保存这种物质 。 但是这种“夏造冰”的方式却令人百思不得其解 , 而且这种高明的手法居然还是诞生自两千年前 。
科学家为了研究这种造冰方法决定通过实践来应验它是否具有可行性 。 国内的科研学者对此做了相关实验 , 对此先是从理论上判定这种造冰方法应该是汤姆逊效应 。
这种状态下液体、气体在绝热膨胀中出现一种迅速降温 , 瓮的腔体在经过加热后 , 水以及水蒸气被快速排出 。 当水量将要被蒸发完之前 , 将瓮口用密封能力较强的编织物堵住 , 然后迅速沉入井中 。
井底的气压和温度使得瓮瓶内部快速变化 , 这种急剧反差的变化使得瓮体内部气压骤降 , 近乎于真空 , 一定程度上 , 这种办法可以制造出少量的冰 。
这种方法虽然确实在一定程度上满足了热水制冰的过程 , 但是制造出来的冰块量非常少 。 这明显不符合当时古人对冰块的需求 , 如此费时费力的制冰 , 获得的利益太少了 。
而在实验室进行的改良制冰方案在原理上并没有太大的不同 , 但是这种制冰方法却又不符合古人的生产力 , 而且条件变量必须控制得非常精确才能成功制造出一定量的冰块 。
这种实验室制冰的方法并没有得到人们的认可 , 不过这却让不少人联想到另外一种可能的方式 , 姆潘巴效应 。
如何造冰“姆潘巴效应”是上世纪60年代以一名叫做姆潘巴的学生来命名的 , 这种效应展现了非常热的水或是液体 , 比其他开始变冷的同等液体要冷得更快 。
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