但由于部分人群对于硝酸钙并不能准确识别,所以用硝酸钙进行制冰,存在一定的困难。最后古人通过反复试验和理论创新,他们发明了热水造冰。
热水造冰,单纯从字面上来看,简直就是异想天开,不具备可行性。但是在2000年前西汉时期著成的《淮南万毕术》当中,就提到了热水造冰,书中这样写道:
“取沸汤置瓮中,密以新缣,沈中三日成冰”
意思是将沸水放到陶器中,并用丝织的物品将其密封,随后放置在深井中,三天之后就会结冰。
既然书中有所记载,想必在古代可能会有成功的案例。
当科学家们对这些问题进行探讨时,洪震寰进行了实验,而他首次得出的结果,是热水造冰的方法不可行。
但在后期众多科学家们的实验中,赵虹君和侯宇德两人得出的结果为成功,而且往后的实验证明,成功的几率要比失败的几率大。所以,《淮南万毕术》中记载的热水造冰,其实具有一定的可行性。
热水造冰的原理可以理解为,热水中的分子结构比冷水活跃,根据姆潘巴现象,温度较高的液体会比同一条件温度较低的液体的温度下降的快。
其次,若冷却的环境能够始终保持相同温度,那么温度高的液体会降到低于冷却环境的温度,最终温度低于液体结冰点时,会形成结冰的现象。
理论我们了解完之后,我们来大概复原当时热水造冰的过程。
首先将水进行加热,使其温度达到100度,并用丝织毛物品堵住瓶口,放到深井中。既然热水的温度已经满足,剩下就要对深井有严格的要求。
据科学研究发现,在开放的环境下,温度越高,气压越低。而在密闭环境下,温度越高,气压越高。其次,气压每升高1m,温度只能降低0.006度。
对于古代人来说,要想挖出一个温度相对较低的井来说,确实会耗费很多时间。而且在当时的技术水平来说,具有相当大的难度。
最后,我们都知道当水的温度达到0℃时,就会凝结成冰。所以古代选用热水的原因,正是通过自己的实验和相应的科学理论,从而证明了热水造冰有一定的可行度。当然,其间耗费的时间和成本也是昂贵的。
如果选用冷水的话,可能不止三天,有可能过上一周的时间都不会出现结冰的现象。
这里来个主动一点的古代制冰法吧:
硝石。它是一种白色味苦的晶体,是矿产,喜欢呆在低温的墙脚下,颜色如霜,因此又被人称为“墙霜”。人们在无意中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,在夏季制作冰饮料,将糖和一点香料溶在水中,然后将水放入罐内;取一个大盘,在盘内盛上水,将罐置于盘水内,不断地在盘中加入硝石,结果罐内的水结成了冰。尝一口,又凉又甜,直冰到肚子里。
硝石的化学名称叫硝酸钾,它溶解于水时会吸热,温度降低,所以小盆里的水就会结成冰。在一个大盆里倒一些水,再放入一个小盆,小盆里也倒一盆水,然后在大盆里倒入硝石,小盆里的水就会结成冰。古代的宁波制冰厂都会用这种方法来制作冰块。
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出来重复使用。建议用化学试剂商店出售的化学纯硝酸铵代替,效果更明显。
最早冰制冷饮起源于中国。唐朝末期,人们在生产火药时开采出大量硝石,发现硝石溶于水时会吸收大量的热,可使水降温到结冰,从此人们可以在夏天制冰了。以后逐渐出现了做买卖的人,他们把糖加到冰里吸引顾客。宋代,商人们还在里面加上水果或果汁。元代的商人甚至在冰中加上果浆和牛奶,这和现代的冰淇淋已是十分相似了。
每到十一月三九、四九天,即有伐冰、藏冰之举,颇属盛事。清《会典》“工部都水清吏司藏冰”条云:“凡伐冰取诸御河……岁以冬至后半月,部委司官一人,募夫伐冰,取其明净坚厚者,以方尺有五寸为块……以供公廨……设暑汤之用。”民国时仍有此俗。
窖冰旧时传统岁时风俗。亦称“藏冰”。我国北方夏日暑热,冬日结冰,故有于冬季藏纳冰块于冰窖以供来夏使用的风习。此俗起源甚早。古代有专门管理此事的官吏,并建有窖冰的“冰井”。宋高承《事物纪原》云:“《周礼》有冰人,掌斩冰,淇凌。《魏志》云:建安十九年,魏王曹操造此台以藏冰,为凌室,故号冰井。清代冰窖分三种:官冰窖,府第冰窖,商民冰窖。
而这也就是所谓的藏冰。
《左传·昭公四年》记载,“古者日在北陆而藏冰。西陆朝觌而出之。“所以古代的冰大多来自藏冰。
藏冰,就是在冬天结冰后的大寒季节,人们按照规定尺寸将河里的冰挖出来拉入冰窖里,这个冰窖类似于地窖,埋入地下1.5米的半地下形式,长约11米,宽约6米,容积为330多立方米,建在阴凉的地方,名叫“冰井”。到了秦汉时期还有专门管理这件事的官吏。根据现代考古发现,最早的冰窖出现在周代。
如果按照这个方法储藏冰,每年到冬天会有三分之二的冰融化,因此夏天需要准备冬天所需三倍的冰。正是这样大的工程量,导致一般的家挺不会藏冰,宫廷中的冰都十分珍惜,一般受宠的妃嫔才可以用冰。汉代朝廷每年盛夏都会举行隆重的赐冰仪式,把皇室中的藏冰赐给文武大臣消暑。到明清时期,这种用冰块避暑的方式才进入寻常百姓家。
制冰,直到唐朝末期,人们在生产火药时开采出大量的硝石。人们发现了硝石溶于水时会吸收大量热量,使水温降低,最终结冰。于是有人利用硝石的这个特性,将冰中加入糖,制成冰饮。在宋代的时候,商人们还在里面加上水果或果汁。元代的商人甚至在冰中加上果浆和牛奶。
然后说说冰鉴。
冰鉴,最早的冰箱。早在周朝时期,人们发现冰有吸热制冷的功效,发明出了既可以制冷,又可以储藏食物的冰鉴,形成斗状,口大底小,四周有铜环,方便搬运,四个脚托,用来防潮,盖子多采用厚木板,盖上有两个小孔,使冷气散出,冰鉴底部还有一个小孔,使融化的冰水流出。原理和保温杯类似,内壁和外壁中间放冰块,内器皿放饮品和时鲜水果来达到冰镇的效果。
而后说说凉屋,避暑胜地。古代帝王历朝历代,到了正暑,都会去避暑。唐朝的宫廷就建有专门用于夏天避暑的凉殿,一般都傍水而建,四周摆上花卉,空气清新。
秦朝就行窑室,也就是在地下室避暑,会放置冰块。汉朝清凉殿,室内制冷设备极为奢华,据说可以盛夏时节室内如结过霜一样。唐代“含凉殿”,殿中央放置风扇,冷水循环,将冷气吹入殿中,后来使水沿屋檐流下,形成人造水帘制冷。到了宋代,除了皇宫之内,高官显贵们也纷纷建立起私家避暑“凉屋”。
这种防暑屋檐,也是古人的智慧。人们运用冬夏季节日影的角度来设计出檐的角度,房间有了一定角度的屋檐,就能使在夏至的时候,屋檐遮挡太阳,在冬至的时候,阳光满室,使房间内有冬暖夏凉的效果。
在古代,人们发明了造纸术、指南针、火药和活字印刷。它们的出现,推动着人类文明社会的快速发展。我们对这些发明创造进行创新,发掘内部的原理,从而制造出,能够为人所用的物品。
在生活中,古人面对炎热的夏天,他们没有选择忍受,而是通过实验和聪明的才智,发现了热水造冰的方法。
热水造冰从字面意思上来看,可行性确实不高,但是古人却用自己的行动告诉了我们,热水造冰的可行性。
我们有时候对古代的第一印象是诗歌宋词、古诗文和四书五经,对于科学上的研究和发明了解得相对较少。所以,如果单纯地说古人只会读文书,不会学理可就大错特错了。
最后,对于古代的发明创新,我们当代人应该秉承取其精华,取其糟粕的方式,合理地看待。
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