故宫一些缸内的水为什么600年不结冰?

2022-11-30
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小时候,一到冬天外面天寒地冻,大人们会把水缸从院子里搬到屋里,然后盖上一个盖子,但是尽管这样,早上起床打开盖子还是能在水缸的水面上看到一层冰,最薄的可以用瓢敲碎,最厚的甚至得用锤头才能砸开。

但是,同样是在北方,北京故宫中有两百多口水缸,而且这些水缸中也装满了水,却在几百年里没有结冰,这看似没有科学道理,但其实里面藏着古人的智慧。

去过故宫的小伙伴一定在里面看到过一些大水缸,当然与我们以前用的陶土水缸不同,这些水缸都是金属材质的,根据材质不同,故宫的水缸可以分为三种:铁质水缸、铜制水缸以及鎏金水缸。

其中鎏金水缸的主材料也是铜,只不过是在外面镀了一层金而已。

不过,鎏金水缸的镀金可不是假的,而是用真正的金子融化后涂上去的,而且还是厚厚的一层,根据清代的记载来看,当时一个缸用了100两黄金 ,所以当年可恨的八国联军入京后,搬不走如此笨重的水缸,用刀具将鎏金水缸上的鎏金刮了下来,我们如今看到鎏金水缸上的一些刮痕就是当时它们留下的犯罪证据。

除了材质不同外,三种水缸的制造年代也不同,其中铁质的水缸大多数都是在明朝制造的,不过由于铁质的水缸极容易生锈,所以到了清代铸造的水缸就基本上以铜制和鎏金为主了。

根据记载,明清两代一共铸造了308口水缸,只不过后来因为种种的原因,有许多水缸消失了,如今故宫中只剩下了238口,而明清两代之所以花费大量的人力、物力、财力去铸造如此多的水缸,原因也很简单-灭火。

故宫始建于明朝,当时除了地面、墙体和扶手用的是石料外,其他建筑的主体其实用的都是木材,而在古代,又没有电,所以当时皇帝也跟平民百姓一样点蜡烛或者是油灯。

要知道蜡烛或者油灯这些在燃烧时是容易发生火灾的,比如放在木桌上睡着了,再比如灯台因为风吹倒地等等。

在故宫中,用灯量大,所以火灾也比较的频繁,根据记载,从故宫建成到清朝覆灭这四百多年间,有记载的重大火灾就有40-50次,小型的火灾更是多达上百起,如此频发的火灾,显然灭火的及时性就非常重要了。

因此,几乎遍布故宫每个角落的水缸就出现了,之所以选择金属制的,原因就是陶土制的一到冬季就容易冻裂,而金属不会出现这种情况。

我们要说的故宫水缸不结冰,其实就与它的用途有关。

俗话说“天干物燥小心火烛”,在冬季除了寒冷,还有干燥,火灾通常也比较高发,以前的打更人,其他季节可以偷个懒,但在冬季是不敢偷懒的。

但是,即使装在金属的水缸里,水依然会结冰,而且以前的冬天比现在的冬天更加寒冷,一旦水缸的水结冰,就很难及时地取出来,要灭火时,显然就没有水可以用了。

为了让冬季水缸中的水不结冰,古人想到了几个比较不错的办法:首先是加热法。

去过故宫的小伙伴都知道,水缸并不是单独放在那里的,而是水缸的底部还有一个底座,这个底座是石制的,在一侧有一个开口,这个开口其实就是添柴火用的,当冬季夜里非常冷的时候,宫里的值夜人员就会在下面点燃柴火,由于这些水缸离建筑物有一定的距离,所以也不容易引发火灾。

而且由于是从底部加热,等到加热结束后,水的冷却速度会很慢,再加上一些木柴余温,这样就能等到白天日出了,如此一天下来,这些水缸里的水就不会结冰了。

其次是搅拌法。

在零下的环境中,想要让一盆水不结冰,我们可以用搅拌法,这是因为我们在搅拌时,水分子运动速度会加快,水就不容易凝结,其本质其实就是搅拌的力量实际上就是将机械力转换为水分子内能,这可以提升水的温度,抵消外界的低温环境,阻碍液态水向固态冰过渡。

而这也是我们冬天看到一条小河在不断地流淌,它也很难被连底都冻穿的原因。

最后就是用盐了。

在冬天,一场大雪过后路面上会非常的滑,此时路政就会用撒盐法来加速路面上冰雪的融化速度,这是因为盐遇到水会变为盐水,此时盐与水合二为一,虽然水的冰点是0℃,但是盐水的冰点会低于0℃,通常含盐量30%的盐水冰点在-21℃。

所以,将水中加盐,也是一个让水不容易结冰的方法。

不过,这个理论不太符合海水,因为海水的含盐量34.48‰,其冰点为-1.9℃,它不结冰的原因是因为海水上层下层的密度不同会形成强对流,从而阻止了海水结冰。

写在最后故宫中有数百口金属的大水缸,这些水缸在以前可是都装满了水的,这是以前皇家用来应对火灾的主要工具,既然是应付火灾,那么冬天肯定是要想办法让水缸中的水不结冰了,所以,在几百年里,故宫水缸中的水几乎是没有结过冰的。

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小草

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