古人如何用開水造冰,秘方已經失傳,現代科學還原過程
在許多描寫古代生活的影視作品中,我們總能看到這樣一幕:主人們坐在屋內,不遠處擺放著一塊碩大的冰塊,散發著陣陣涼氣。
而低眉順眼的侍女們則手持扇子,將涼氣扇往主人身邊,以達到消暑的目的。
那麼這些巨大的冰塊,又是怎麼製作出來的呢?
其實,早在兩千年前,中國人就有了在夏天製作冰塊的方法。這種製作冰塊的方法被稱作“夏造冰”,在漢、晉時期的古籍文獻中都有記載。
而所謂夏造冰就是指用開水製造冰塊,
這種製作方法早已經失傳了,直到現代科技發展,才有科學家還原了這個過程。
一、古代人的智慧
在現代社會,人們想在炎炎夏日中生活,依賴得無外乎是空調、風扇和冷風機等先進的裝置,在吃食上也有冰激凌、冷飲等多種選擇。
而在古代社會,人們也有專用的消暑降溫的方法。其中最常使用的就是冰鑑。
所謂冰鑑,其實就相當於現代的冰箱,是人們在夏天對食物降溫的容器。
最早製作的冰鑑是青銅製成的,隨著時代的發展,在明朝時期也出現了用木頭製作的冰鑑。
不管材質有什麼區別,冰鑑所發揮的作用都是一樣的。
大部分冰鑑中的冰是人們在冬天時儲存的。比如去上凍的河流中開鑿冰塊,人們將冰塊切成四四方方的長方體,一塊一塊堆疊著送進冰窖中儲藏起來,一直放到夏天。
直到有需要了才會開啟冰窖,取出冬天時就存放好的冰塊來使用。
所以,在中國古代,人們想在夏天時用到冰塊已經不是什麼難事。但是,如何在燥熱的夏天製作出冰塊呢?
放在科技如此發達的今日,人們可以使用先進的製冰裝置來製作冰塊。
但在沒有這些裝置的古代,人們也有了製作冰塊的方法,甚至用的還是熱水。
二、用開水造冰塊
開頭說到過,這種在夏天製作冰塊的方法叫做“夏造冰”,這種方法在兩千多年前的漢代就已經有所記載了。
最早是在《莊子》中,“夏造冰”這個名字被簡單提起,
而在《淮南子》這本書中,如何去製作“夏造冰”就已經有了較為詳細的記載了。
《淮南子》中記載的製作方法看起來非常簡單。
只需要準備一個巨大的罈子,將燒得沸騰的水倒進這個罈子裡,密封嚴實,再用織的密實的棉布條將這個裝滿水的罈子層層密封起來,最後放入水井中,只需要三天就可以製造出冰塊。
這個製作方法看起來寫得很完整,其中的過程都描述出來了,只是細看之下就會發現,關於“夏造冰”成功的條件都沒有說出來。
依照著這個方法,我國的科學家也做了許多的實驗,但都沒有獲得成功。這其中的道理也是讓人摸不著頭腦。
《淮南子》中說得不太靠譜,人們為了探尋“夏造冰”的秘密,在眾多史料古籍中尋找,卻根本找不到更詳細的製作方法。
但隨著時間的發展,到了唐代,這種製冰方法又有了記載。
只不過和《淮南子》中記載的不同,人們沒有用水井,而是將罈子丟到了山澗之中。
放到水井裡和放在山澗中,這兩個選擇又有什麼區別嗎?
帶著這樣的疑問,我國有不少科學家對此開展了實驗。
有人認為放在水井裡是想透過氣壓的變化使水的冰點降低,這樣一來,水凝固的溫度就會被提高,從而在零度以上結冰。
但隨著實驗的進行,科學家們遺憾地發現,水井中的氣壓強度對水的冰點並沒有什麼太大的影響。
科學家們反反覆覆將罈子丟進水井中進行實驗,最後得出結論:
氣壓降低之後,水的冰點僅僅能提升不到1度,並不能製造出冰塊。
而丟在山澗中也是一樣的道理,都是利用了氣壓和溫差的雙重變化。實驗的失敗給科學家心中澆了一盆冷水。
但如果是不會成功的方法,又怎麼會記載在史料中,並在古代社會多次運用到呢?
帶著這樣的疑問,科學家們又開始了實驗,而這次,他們得出了真正的結果。
三、還原造冰真相
為了揭秘“夏造冰”的製造過程,探尋古人的聰明才智,儘管在實驗的過程中屢遭失敗,科學家們還是沒有放棄。
在之後的實驗中,科學家想道:
既然外部條件無法更改,那不如就從罈子的內部條件作為切入點,再次推演製作過程。
眾所周知,罈子這種容器是入口小,容量大,和其他的容器都不一樣,是中國特有的一種容器。那麼在古時,人們既然選擇罈子作為製造“夏造冰”的容器,其中一定有特別的原因。
很快,科學家們發現了古人使用罈子的聰明之處。
當罈子中裝夠了水,放置在火上開始加熱後,隨著壇內氣溫的不斷升高,大量的水變成了水蒸氣,充滿了罈子裡。當人們停止加熱時,罈子中其實是由少量的水和大量的水蒸氣兩部分組成的。
這時再用層層的布條將罈子密封起來,罈子內部就會與外界的氣壓隔絕開來。
這時,將這個罈子放進深井裡,井內極低的氣溫和罈子內部還沒有完全消散的高溫產生極強烈的反差,罈子內部的水蒸氣會快速降溫,從而導致水蒸氣凝結。
當水蒸氣完全變成水時,罈子內部會形成一個接近於真空的狀態。
在這種真空的狀態下,罈子內外部的氣壓會出現氣壓差。當人們取出罈子時,氣壓會發生驟減,罈子內的水就會產生溫度下降的現象。
在本身就接近零度的氣溫條件下再感受到溫度下降,罈子內就會有一部分的水結成冰。這也就是“夏造冰”背後的真實原因。
在古籍對於“夏造冰”製作過程的記述中,古人還特意標註了必須要將罈子中的水大火燒開。
這也是因為古人注意到了在製作時,罈子裡的水蒸氣凝結會吸收熱量,從而導致溫度下降,才能結出冰塊來。
能在炎炎夏日中製作冰塊,不得不讓人稱讚古人的智慧。
四、總結
“夏造冰”技藝的復刻讓人們深刻感受到了,即便是在工業技術並不發達的古代,人們也擁有著極強的動手能力和智慧。
不過也正是得益於當代社會科技的不斷髮展,我們才能在千年後為古人的聰明才智所感嘆。