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                      沙漠:制冰奇觀

                      2019-02-03 14:10:29

                       現今人們凍結冰塊是很容易的事情,即使在炎熱的夏季,享受清爽的冰塊并非難事。但是如果在兩千年前,沒有制冰、制冷設備,你能夠在沙漠中完成“同相轉換(phase-altering)”,將水制造成冰塊嗎?

                            在兩千多年前,在地球上任何存在沙漠的地區,基于早期人類技術制造出冰塊似乎是難以理解的事情。

                       在傍晚時分,波斯人和其他中東地區古代居民會將水傾倒在長而淺的石頭水池里,其深度不超過1-2英尺深。第二天早上,他們返回水池前,會發現水已經結冰了。之后他們采集冰塊,并將冰塊存儲在冰坑之中,冰坑結構非常獨特,它具有中空、絕緣圓頂結構,下方有很深的地下洞,冰塊可以儲存在里面長達幾個月時間。

                           你可能在想:好吧,這有什么大不了的?畢竟在寒冷的氣候中,人們很容易復制這一過程,夜晚溫度會低于冰點。但是令人驚奇的是,夜間沙漠溫度很少低于冰點,然而古代中東人卻成功地制造了冰塊!

                      無錫太湖制冰廠

                            其中的秘密在于一種叫做“夜空冷卻”過程,在干燥、無云的沙漠夜晚,沙漠表面裸露在廣袤的寒冷夜空,熱量可以很容易地從水之類的物質中向外釋放,從大氣層逃逸至太空。水釋放如此多的熱量,就可以形成冰,即使在5攝氏度的環境溫度下。

                            美國賓夕法尼亞大學應用物理學家和工程師阿斯沃·拉曼(Aaswath Raman)教授解釋稱,2018年TED大會上科學家對于兩千多年前人類如何在沙漠中制造冰塊的過程進行了詳細描述和解釋:

                           “石頭水池中的水就像多數自然物質一樣,將熱量散發出來。這是一種叫做熱輻射的概念,大氣層和大氣分子吸收水池部分熱量,再將熱量散發出來……。但是這里有一個關鍵的事物需要理解,我們的大氣層不能吸收所有熱量,在特定波長下,特別是8-13微米之間,我們的大氣層存在一種‘傳輸窗口(transmission window)’。它允許一些熱量作為像紅外線一樣能夠有效溢出,并帶走水池中的熱量,這樣水池就能散發出更多的熱量?!?/em>

                          目前,拉曼正在研制一種超材料,基于以上原理覆蓋在建筑物、冷卻系統和太陽能電池板上,這些材料實際上會在陽光照耀的日子里向太空輻射熱量,從而大幅減少電力需求。


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