古人夏天如何制冰,究竟是怎么一回事?

2000年前中国古人如何用热水成功制冰，是困扰物理学家的巨大难题

这几天，大家都感受到了夏天的威力~出门，炒菜； 游泳，煮沸； 回来的路上，炒。 这个时候，只有冰镇饮料、冰棒、冰淇淋才能抚慰我们。 很多人都很好奇，古人是怎么在夏天解暑的？

其实，古人在夏天也喝冰镇饮料。 早在春秋战国时期，古人就会在寒冷的冬天开凿冰窖，储存冰块以备夏季使用。 另外，古人其实还自己制作冰块。 这项技术被称为“夏季制冰”。

在我国的典籍和文献中，很早就有“夏制冰”的记载。 如《庄子·徐无珪》中说：“……其弟子曰：‘吾学师道，能……夏制冰’。” 曰：“人之力，能胜天地之造化，犹如冬雷夏冰。” 类似的说法，汉唐都有记载，一直到明朝。

这些古籍中记载的“夏制冰”，一般被称为中国古代最原始的人工制冰技术。

什么是夏季制冰

所谓“夏制冰”，就是用热水来制冰。 热水怎么可以制冰？ 这是一般人听到之后，脑海里蹦出的第一个念头。 古人真的实现了“夏天制冰”吗？ 或者说，如何才能“夏天制冰”呢？ 这是技术史上一个悬而未决的问题。

《淮南万壁书》记载了一种更具体的“夏制冰”的方法：“取沸汤盛于瓮中，盖以鲜绿，沉（井）三日成冰。” 科学家对夏制冰可能性的研究也由此延伸。

早期，我国著名物理学史学家洪震寰认为，“淮南万壁书”的制冰方法唯一可能的物理依据是水的冰点随着气压的降低而升高。 他在《淮南皖璧术及其物理知识》一文中指出：“瓶内盛开水，封住瓶口，沉入井水中，瓶内温度骤降，液面压强下降。会大大下降，瓶中的水的冰点也会随之升高……”然而，压力每降低1个大气压，水的冰点就会升高0.008℃左右。 因此，他得出结论：“气压对冰点影响不大，所以根据《万笔书》的记载，无论如何都不可能结冰。” ”，即彻底否定《淮南宛壁书》中的“夏制冰”说。

夏季制冰可行性论证试验

不过，中国科学技术大学科技史与考古系李志超认为，古人可能通过气体的绝热膨胀和冷却实现了“夏日制冰”的原理，指导硕士生赵红军做了一个“制冰”的示意图实验：“取一个容量为1升的玻璃球形瓶，装满少量水，用橡皮塞密封。一根玻璃管是穿过塞子，其下端到达瓶底，温度计置于瓶内，玻璃管外端连接橡胶软管，软橡胶管上装有可调节的弹性夹子。 ”，通过模拟实验从原理上证明：开水密封冷却，然后慢慢放气，可以得到低温。

李志超后来提供了更详细的解释：

”一个窄口大腹，盛水不多的瓶子（瓮），煮一段时间，使整个瓶子与水同温，水气充满整瓶，原来的空气大部分被挤出，烧到水不多时，立即用浸水的细布封口，沉入深井中。在北方或高山地区，盛夏时深井水温度可达10℃以下，一旦瓶身冷却，水汽凝结，瓶内气压急剧下降，接近真空，此时瓶内温度与井水温度接近平衡，马上拿出来，笼子会开始呼吸（要么是因为上面有水膜，要么是因为外界压力）。这是减压膨胀，是吸热过程。所以下降。如果你处理得好，能弄到几丝冰渣，至少能把瓶里的水温降到室温以下几度。”

李志超的实验在科技史上影响很大。 如《中国科学技术史·物理卷》和《中国古代科学技术史纲要·物理化学卷》均收录并引用了此项研究工作的结论。

后来，中国科学技术大学教授康辉提出，《淮南碗壁书》中的“夏制冰”方案可以解释为：大瓮中盛一杯开水，用一个新印，沉在井里三天。 ，玻璃杯中的水结冰。 通过这个新的解释，不是直接把开水倒进杯子里，而是直接倒进骨灰盒里，如果在骨灰盒里的杯子下面放一块不易导热的木块，当骨灰盒里的空气因蒸汽冻结在瓮壁而变薄，此时根据液体泵送冷却的原理，可以实现“夏季制冰”。

湘潭大学雷志华教授还提出，水在低压下的快速蒸发吸热是“夏季制冰”的制冰原理。 瓮底被认为是瓮底，指出要实现“夏季制冰”，需要满足三个条件：相对湿度低（小于26%）、容积大骨灰盒（约100升），和适当的空气温度（20℃左右）。 结合定量理论计算和定性模拟实验，证实了“水的快速蒸发吸热”制冰的可行性，但制冰量很小，投入产出比很低。

综上所述，夏季使用热水时，当水在低压下快速蒸发时，会吸热降温。 只要空气湿度低，温度适宜，瓮容积大，密封效果好，少量结冰确实是可以的。 如果要获得更大的结冰量，还必须增加缸的容积，降低缸外空气的相对湿度。 大气相对湿度越小，瓮体积越大，结冰量也越大。

由于果岭内空气与水的热交换，实际结冰量小于理论结冰量。 所以淮南派的“夏制冰”是在天气干燥的时候进行的。 冬天气温低（0Y以上时），空气的绝对含水量小，用这种方法“冬天制冰”是不会成功的。

总结

目前，经过多次具体实验，科学家一致认为古人确实实现了“夏造冰”，但经过近半个世纪的科学论证，科学界仍未就古人如何实现夏天达成共识——制冰。 对于冰，虽然古人“夏制冰”的原理与李志超、雷志华教授等人不谋而合，但这种制冰技术没有大规模生产和推广的可能，只能服务于大众的需要。当时的人。 贵族使用。 此外，在古代，在狭窄的环境中，必须准确掌握所有数据，并且必须将气压降低到一定程度。 这可以说是非常困难的，失败率应该是非常高的。

其实，制作人造冰的经验，除了夏代制冰外，古人还可以从道家水炼术的实践中得到。 据说在西汉淮南子门客八公所著的《三十六水法》口诀中，硝石、冷水石或凝水石等溶解吸热的强电解质，必然能检测结冰现象。 这也充分体现了古人的智慧。