2000年古人热水造冰？究竟是什么原理

从古至今，如何度过炎炎夏日都是令人们烦恼不已的问题，现在科技发达，哪怕外面骄阳似火，我们仍然可以坐在室内享受空调和风扇带来的舒适和惬意。

那么，在没有空调和电扇的古代，人们又是怎么度过夏天的呢？在电视剧里，我们可以发现，那些富贵人家夏天都会准备一桶冰放在室内，用来降低室温。那么，没有电器，古人又是如何制作冰块的呢？本期，子牙童趣秒看科普就来和您聊聊古人制冰的那些故事。

原来，古人最开始并不是“制冰”，而是“储冰”。早在春秋战国时期，就有人制作了冰窖，将冬天收集起来的冰块储存起来，留到夏天再用。这种冰窖内部十分阴凉，又有开采到的大量冰块堆积，原理就和现代的冰箱差不多。可是，靠储存的冰块，终究不能度过整个夏天，于是他们发明了制冰的方法。没想到这种“沸水制冰”法，竟成了一道至今都未能解开的谜题。

在淮南王刘安与其门客编写的《淮南完毕术》中，就记录了这种造冰的方法。据书中记载，将刚烧好的开水装到一个大瓶子中，再用一些干净的丝织物，将瓶子密封起来，最后将瓶子放入深井中，三天后取出，就能够制成冰块了。炎炎夏日，将装有沸水的瓶子放入井中就能得到冰块，真有这么神奇的事情吗？沸水的温度那么高，虽然可以放进冰凉的冷水中降温，但是直接用冷水制冰，效果不会更好吗？而井水本身的温度虽然很低，但是也没有达到冰点，为什么反而能够让更热的水结冰？

对于《淮南万毕书》的关于制冰的过程记载，从古至今，都是学者们研究的课题。有些学者怀疑其的真实性，也有人怀疑，这段记录的步骤，十分模糊且简单，这样的记录，可能漏掉了一些关键的东西步骤。而且，为什么一定要用沸水制冰，而不是冷水，冷水的温度更低，不是应该更容易结冰吗？

而温州大学的学者洪震寰认为，沸水制冰或许和气压有着密不可分的关系，因为井的深度一般比较深，井底的气压会比较低。他的理论依据是，气压越低。水结冰的冰点就越高。这样的话，水温不需要降低至零摄氏度，也能够结冰了。如果是很深的井，无论四季变化，井底的温度也能够保持十摄氏度以下，有的甚至能低至三到四摄氏度，从理论上看，让沸水结冰也不是不可能的。可是，冰点受气压的影响其实是非常小的，以目前的考古依据来看，古人并没有如此一口足以让冰点上升这么多的，天坑一般的深井。

一时间众说纷纭，但这段记录中最令人疑惑的点，则是“沸水”，为何要特意用沸水制冰呢？此时，有人联想到了“焦汤效应”。所谓焦汤效应，就是气体在通过多孔性物质时发生了不可逆的绝热膨胀，最终导致温度的急剧变化。这个原理和空调等现代电器的原理差不多，在这个操作中，封住瓶口的丝织物，就是那个多孔性物质，而水瓶又可以密封其他的部分。那么，这个猜想是不是正确呢？

于是，有人按照书上的记录，模拟古人制冰步骤进行了实验。他们取了一个小瓶子，装上做实验所需的水和温度计，并且加热水至沸腾。然后，他们将瓶子迅速放入装有凉水的桶中，一开始，瓶中水温的下降速度确实很快，可是，当水温降至二十摄氏度时，水温下降的速度明显变慢了，结果发现，虽然水温确实降低了许多，变得十分凉爽，但仍旧没有降到冰点，更别说结冰了。

后来，物理学家李志超对古人“夏造冰”的行为做出了更详细的解释，用一个细口的圆烧瓶，装上少量的水后，煮沸后会产生大量水蒸气，将水蒸气全部排出去，此时，瓶内的空气也近乎于无了，这时再将浸过水的丝织物密封瓶口，然后将瓶子沉入深井，瓶子受到冰凉冷水的影响，温度骤降，水汽凝结而导致气压下降，当瓶身与井水的温度持平时，将瓶子取出，打开瓶口透气，这样试验后确实得到了少量的冰。这个实验也证实了，古代的“沸水制冰”很大可能是真实存在的，但是，究竟要怎么样，才能得到大量的，足以度过炎炎夏日的冰块呢？

关于我国古代用热水造冰的原理，至今都还是一个困扰世界物理学家的难题。一方面，这个方法经过实验，证明确实可以让水温降得非常低，并且得到少量的冰块，另一方面，如此繁琐的步骤却只能制作出少量的冰，并不能满足日常降温的需求。这段模糊而简单的记录，就这样为后来的人们留下了一个难题。难道是储水的罐子有什么特殊吗？又或者制冰的深井有什么玄机？这一切还要等现代的科学家们逐渐验证了。

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