物理学家|热水能够造冰?2000年前的古人竟然做到了,物理学家至今仍旧困惑


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物理学家|热水能够造冰?2000年前的古人竟然做到了,物理学家至今仍旧困惑
仲夏苦夜短 , 开轩纳微凉 。
每当到夏天的时候 , 整个世界就像一个巨大的火炉一般 , 我们常常会感叹道“空调绝对是这个世界上最伟大的发明” 。
近些年 , 自从《寻秦记》开启了穿越重生影视剧的先河之后 , 古人的生活也逐渐地进入了我们的视线 , 都在想着将来有一天实现了时空穿梭技术到古代去玩玩 。 可是夏天的炎热又让我们思考 , 古人在没有空调、冰箱的夏天是如何度过的呢?
其实不必担心 , 在中国的古代就制造出了简易版的冰箱和空调 , 让我们来看看是怎么回事吧 。
造冰
古人的智慧是我们无法想象的 , 在我国的春秋战国时期 , 古人就会将冬天的冰块存储起来 , 等到夏天炎热的时候再取出来用 。 而除了这个方法之外 , 古人还发明出了一个被称之为“夏造冰”的制冰方法 。
在古典文献之中 , 都有关于“夏造冰”的记载 , 我国各个朝代史记之中也都有关于夏季造冰的记录 。 “夏造冰”技术是中国最原始的人工制冰技术 。 怎么样的造冰才算是“夏造冰”呢?
“夏造冰”是用沸腾的开水来进行造冰 , 热水怎么可能造出冰来?普通人一听到这个脑子里第一时间就是疑问 , 这个问题同样也困扰了世界上的物理学家们 。 中国的古人到底是通过什么方法来实现的热水造冰的?
被否决的方法
“夏造冰”是依靠的热水造冰 , 这使得当代的科学界非常的不可思议 。 在遍查古籍后 , 终于在《淮南万毕术》之中找到了比较详细的“夏造冰”方法:“取热水放到坛子里 , 再盖上布 , 放到井底三天就可以成冰” 。
以此为根据 , 科学家们展开了“夏造冰”的可行性研究 。
洪震寰是我国著名的物理学家 , 他认为古人的造冰方法依靠的是物理学中“气压逐渐降低 , 水的冰点就逐渐升高”的理论 , 随即他便对《淮南万毕术》之中的知识用物理方法进行检验 , 最后发表了《《淮南万毕术》及其物理研究》一书 。
在书中洪震寰说:一个大气压的减少 , 仅仅能使水的冰点提高0.008度 , 依靠着这个他得出的结论是:气压对冰点的影响实在是微乎其微 , 依照着《淮南万毕术》的记载的话 , 夏造冰技术是完全不可能结冰的 。
随即他便否决了随气压的变化而造冰的可能性 , 也否决了《淮南万毕术》之中“夏造冰”的说法 。
“夏造冰”的再次论证
对于洪震寰否决了“夏造冰”的行为 , 科大的科技考古史学者李志超教授不太认同 , 他提出了通过气体绝热膨胀降温而到达实现“夏造冰”的原理 , 并做出了一个小规模的实验 。
拿一个玻璃瓶里面装少量的水 , 再用木塞密封 , 木塞上连通玻璃管 , 管子的下端连到瓶子的底下 , 瓶子里再放入一个温度计方便记录温度的变化 , 玻璃管的外端再用橡胶软管接上 , 软胶管子上再装上一个可调控松紧的夹子 。
通过这个小实验 , 李志超教授证明了沸水在密封的情况下冷却 , 放缓放气的速度可以得到低温 。
之后再次通过在井下实验的方法 , 李志超教授完成了制冰的操作 , 虽然只是得到了一点冰碴子 , 但是也证明了“夏造冰”的可行性 。
在李志超教授证明之后 , 中国科学技术大学的康辉教授和湘潭大学的雷志华教授也都分别通过各自的实验证明了“夏造冰”的可行性 , 但是通过这些实验得出的冰量都非常的稀少 , 投入与产出完全无法达成比例 。
总的来说 , 夏天使用热水 , 低气压之下水会被快速地蒸发 , 同时吸热制冷 , 只要当时的空气湿度小、气温也比较合适、装水的容器足够大、密封的效果好 , 的确是可以完成“夏造冰”的 。 而如果需要加大冰的建造数量的话 , 只要将容器扩大 , 再降低容器外的相对湿度 , 便能完成了 。
【物理学家|热水能够造冰?2000年前的古人竟然做到了,物理学家至今仍旧困惑】总结
经过很多科学家的实验论证 , “夏造冰”的方法是可行的 , 但是长时间的论证 , 使得科学家无法在这件事情上达成一致 , 所以关于“夏造冰”的结论一直无法出来 。