在夏季用热水造冰,不可思议的古人!

原标题:在夏季用热水造冰,不可思议的古人!

最近,炎炎夏日终于伴随着梅雨季节来临,很多人早早地打开了空调,从冰箱里面拿出冷饮解暑。然后再感谢一下空调之父威利斯·开利。很多人这个时候就会好奇,古代没有空调、冰箱,怎么活呀。

其实古代也有简易版冰箱和空调。

早在战国,中国人就发明了简易“冰箱”,在曾侯乙墓出土的铜冰鉴,鉴缶由盛酒器尊缶与鉴组成,方尊缶置於方鉴正中,方鉴有镂孔花纹的盖,盖中间的方口正好套住方尊缶的颈部。

鉴的底部设有活动机关,牢牢地固定著尊缶。鉴与尊缶之间有较大的空隙,用来存储冰块,而中间就可以放入酒等饮品冰冻。当然了,到了冬天,也可以存储木炭,用来热酒。

铜冰鉴内部构造

现代的技术仍然无法复制这两件铜冰鉴,不知道几千年前的古人是如何做出如此精巧的设计来的!

到了明朝,那时的冰箱不仅外形美观,而且在功能设计上也十分精巧科学。冰箱箱内贴了一层锡纸,箱底有小孔。两块盖板其中一块固定在箱口上,另一块是活板。

每当暑热来临,可将活板取下,箱内放冰块然后将瓜果或饮料放在冰上,随时取用。味道干爽清凉,暑气顿消。因为有了锡纸的保护,冰水不致侵蚀木质的箱体,反而能从底部的小孔中渗出。

古代的空调也非常厉害,是中央空调。早在唐代时期,御史大夫王鉷家中就装了个中央空调——“自雨亭”。什么叫自雨亭,是自动下雨的意思吗?

是的,自雨亭就是不断将水提升到屋顶制造雨帘,通过水循环带走热量,给建筑整体降温。它的动力来自水车。好高级有木有?

皇帝住的大明宫含凉殿更是黑科技十足:宫殿跨河流而建,在宫殿的后坡,一座巨大的水车,源源不断地把河水车上殿顶,从而达到降温的目的。

工匠们还在大明宫的四檐装上水管,把水引到屋檐上。凉水在屋上循环,四边有水往下淌,形成水帘,室内温度自然就下降了,而且降温效果极佳,达到“座内含冻”的制冷效果,成为了当时有名的“空调亭”。

除了有空调有冰箱,古人也掌握了造冰的技巧。没有错,古人也会自己造冰,因为到了夏天,虽然可以通过冰窖储存冰块,但是毕竟是消耗品,用完了就没有了。

所以古人非常聪明的掌握了造冰的方法,这方法估计很多人听完都不敢相信,古人利用的是热水造冰。

早在 2000 年前的汉代,人们就已经熟练掌握了用热水造冰的方式,他们称之为“夏造冰”。早在战国时期,《庄子·徐无鬼》说到鲁遽的弟子时“我得夫子之道矣,吾能冬爨鼎而夏造冰”就提到了“夏造冰”这个名词。

而且在汉代,在《淮南子》里同样有“以冬铄胶,以夏造冰”的明确记载,证明庄子并不是随口说说,《淮南万毕术》则记录了具体操作方法:“取沸汤置瓮中,密以新缣,沈(井)中三日成冰”。

用热水造冰的方法曾是古代物理学史研究者迫切想要揭开的奥秘,中国著名物理学史家洪震寰先生就曾经说过:“夏造冰是中国古代物理学史工作者十分关心而又长期未得到解决的问题”。

而用热水造冰也同样引发了当代物理学者的重重争议,因为如果可以证明在汉代古人就可以完成热水造冰如此高难度的物理实验,证明古人对于物理的研究,虽然没有形成系统,但是达到了一个很高的应用水平。

比如洪震寰先生曾提出“气压影响冰点”方法来解释热水造冰,然而根据此方法每减少1个大气压,水的冰点才提高约0.008℃。这可由克拉珀龙方程算出:

在1个大气压下水的冰点为T = 273.15 K,相变潜热为L = 3.35 × 105 J / kg ,水的比容υα= 1.00013×10-3 m3 / kg ,冰的比容为υβ= 1.0907 × 10-3 m3 / kg。代入方程可得:

所以洪震寰认为古人是没有办法用热水造出冰来的,这只是古人一个理想的假设。

但是中国著名物理学家、中科大教授李志超却认为洪震寰的理论并不对,他指出:“这里有气体绝热膨胀降温过程,也可以说是焦耳-汤姆孙效应在起作用。”

李志超后来提出了更为详尽的解释:“一个细口大腹的瓶(瓮),里面盛水不多,煮沸一段时间,令瓶的整体与水同温,水蒸汽充满全瓶,原来的空气绝大部分被挤了出去,烧到水量所剩无几,立即用浸过水的细密的织物封口并沉入深井。在北方或高山区,盛夏天深井水也可在10℃以下。瓶子一凉,水汽凝结,瓶内气压大降,接近真空,待瓶温与井水近于平衡,立即取出,则缣开始透气(或因其上水膜晾开,或因外部压力作用)。这是减压膨胀,是吸热过程,瓶温因而下降。掌握得好,可以得到几丝冰渣,至少也可以使瓶内水温降到室温以下几度。”

后来,他的学生赵虹君做了“模拟”实验:“取一升容量的玻璃球形瓶,内装少量水,用橡皮塞密封。塞上穿有玻璃管,其下端直到瓶底,瓶内放一支温度计。玻璃管外端用橡胶软管接上,较胶管上装一个可调松紧的夹子。”

在实验中发现,水温降低了1.5℃,但显然未能造冰!赵虹君得出结论::“我们有理由认为淮南子的夏季的井水可以达3℃-4℃。这样,如果‘瓮’很大,里面的水很少,密封也比较好且实验操作得当,则温度下降3℃-4℃,达到结冰,还是完全可能的。”

焦耳-汤姆孙效应

湘潭大学的雷志华教授则提出了低压下水快速蒸发吸热制冷是“夏造冰”的制冰原理,结冰的部位是在瓮口的缣(致密的布绢)上,而不是传统观点所认为的瓮底,并指出要实现“夏造冰”,需满足三个条件:在相对湿度低(低于26%)、瓮的容积大(100升左右)、空气的温度适当(20℃左右)。结合定量理论计算和定性模拟实验,证实了“水快速蒸发吸热”造冰的可行性,但是造冰量很少,可以说投入产出比非常低。

对于现代来说,这都已经很有难度,古代来说,一个严密的环境、还需要将所有的数据把握精准、并且还需要将气压降低到一定程度,这可以说非常困难。

但是《淮南万毕术》似乎并不只是简单说说而已,《淮南万毕术》就记载了通过沸水骤然冷却、由此获得低于大气压力的效应的方法,《淮南万毕术》云:“铜瓮雷鸣。”高诱注“取沸汤置铜瓮中,坚密塞.内之井中,则雷鸣闻数十里。”这是二次沸腾现象。沸汤倒入铜瓮后.即止沸。但坚密塞后,入井中骤冷,瓮中液面蒸汽由于迅速冷凝而使气压骤降,因而引起了二次沸腾;同时因瓮内气压低,致使外力挤压铜瓮,从而使瓮壁塌陷或破裂,发出巨响。

总结来说,古人的夏天造冰法,必须用开水,也必须要在夏天才行,你没有听错,就是热水。原理是低压下水快速蒸发时会吸热制冷,只要空气湿度小,气温也合适,瓮的容集大,密封效果好可以造出少量的冰!

而唐朝的《杜阳杂编》也同样记载了热水造冰的方式:“盛夏安镬,用水晶如掌者汲水煮沸,取越瓶盛汤,油帛密封,复煮千沸,急沉涧底,平旦冰结矣,名寒筵冰。”就是在一个容器内加热,使得除了水以外的空间全部充满水蒸汽,这时,密封好容器,把容器迅速放入冷水中,容器内的水蒸汽会迅速凝结成水,内部气压立即下降,当下降到对应的水蒸气饱和压力时,容器的水开始蒸发,蒸发带走大量热量,剩下的水就会部分结冰。

所以说,“夏造冰”并不只是古人简单说说而已,他们可能经过了一系列的操作,从而完善了这样的方法,如果到时候新的典籍被发掘出来,更加佐证了“夏造冰”的可能性,那么我们就比1775年爱丁堡的化学教授库仑利用乙醚蒸发使水结冰早了一千八百多年。在热力学诞生之前很久,中国古人就实现了人工造冰,这就不能不说是中国古代科技史上的一个奇迹。

到了唐朝末期的时候,热水造冰的方法被丢弃,人们发现了更好的造冰方式,他们发现硝石溶解于水时会吸收大量热量,使水温降低,甚至结冰。于是很快有人利用硝石的这种特性,让造冰变得更为简单快捷,人们把装满水的小盆放进同样装着水的大盆里,然后在大盆里倒入硝石,小盆里的水就会结成冰。而且硝石溶入水后可以用降温结晶法或蒸发结晶发将硝石再提炼出来重复使用。

这个时候,制冰卖冰的店就开始广泛出现,以前夏造冰的方式耗时耗力,只有富豪人家才能享用,而利用硝石造冰成本更低,起码中层家庭能够享用的起了。

古代卖冰饮的小贩

民以食为天的中国人,在对冰块的开发上简直达到了瞠目结舌的程度,不愧是吃货种族。

酷爱冷饮的古人更是花样百出,发明了种目繁多的冷饮品。在宋朝的时候,市坊制度被打破,城市更加繁荣,到了夜晚,依然很多人会出来逛街游玩,所以每到夏天,夜市冷饮生意特别好做,常要营业到半夜三更天才结束。当时的冷饮花样之繁多,可以说超出你的想象:沈香水、荔枝膏水、苦水、白水、江茶水、杨梅渴水、香糖渴水、木瓜渴水、五味渴水、雪泡缩脾饮、杏酥饮、紫苏饮、香薷饮、梅花酒、皂儿水、沆瀣浆、鹿梨浆”、卤梅水、姜蜜水、绿豆水、椰子水、甘蔗汁、木瓜汁、五苓大顺散、乳糖真雪、金橘团、甘豆汤……还有“雪泡豆儿水”、“雪泡梅花酒”、"姜蜜水"、"酸梅汁"等冰冰饮料,是不是光听名字就觉得非常冰爽至极~

到了宋代,冷饮有了新的突破,出现了一种由果汁、牛奶、冰块等调制而成的皇家“冰激凌”——冰酪。

马可·波罗来中国时,受元世祖赏赐,有幸品尝到了皇家冰酪,并把制造冰酪的技术带回意大利,严加保密三百年后流传到英国,这才发明了今日所吃的冰激凌。

到了清朝,制冰储冰技术就更为发达了,不过清代的冰饮虽然种类丰富,却并没有宋代花样繁多,不知道为什么?

所以你会发现一个问题,虽然没有电视、没有手机、没有网络,但是古人的生活其实并没有我们想象的单调,不过这种生活只属于有钱人家。返回搜狐,查看更多

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