冰的妙用

1 運碑

在山東曲阜的孔府中，有一處著名的碑林。其中的石碑的石料多取自附近的山上，只有一座被稱為碑王的乾隆皇帝欽賜的御碑，其石料取自北京的西山。這座碑的碑身和碑座都有十幾噸重，在當時沒有起重機和載重汽車的情況下，人們是如何運輸的呢？原來，石碑先是乘船自北京順京杭大運河而下，到濟寧下船上岸。在從濟寧到曲阜的沿途，每隔五里打一口井。隆冬，取水潑灑路面，待水結成冰后，將石碑在冰面上移動。因為冰的熔點隨壓強的增大而降低，而石碑在冰面上會對冰面產生很大的壓強，使冰熔化，形成一層很薄的水層，起到潤滑作用，大大減小了摩擦，再移動石碑就輕松多了。

2 筑城

大家對古典文學名著《三國演義》都不陌生，曹操在征討西涼時，為低擋西涼兵的攻擊，采納謀士荀攸的建議，取渭河沙土筑城。但由于沙土不實，筑起便倒。正在曹操一籌莫展之時，有位道號夢梅居士的老人來獻計，提醒曹操利用天時。當時為農歷的九月將盡，天氣爆冷，晚上，讓士兵擔土潑水，隨筑隨凍，等到天明，土城已筑成。馬超見了，疑為神助。另外，據記載，北宋楊家將的第二代大名鼎鼎的楊六郎，在守遂城時，正值隆冬，楊六郎命人擔水澆在城墻上，一夜之間就凍成了堅冰，城墻光滑難登，遼軍無法繼續攻城，只好撤退。

3 建房

生活在北極圈里的愛斯基摩人，每當冬天到來之前，都要建造冰屋。他們先把冰加工成一塊塊規則的長方體，作為“磚”，用水作為“泥”。在選擇好的地方，潑上一些水，壘上一些冰塊，再潑一些水，再壘一些冰塊，前面的不斷壘著，后面的不斷地凍結著，最后就成為一個凍結成整體的冰屋。門口再掛上獸皮門簾，就既可將寒風拒之屋外，又使屋里的熱量幾乎不能傳到屋外。從而使冰屋內的溫度可保持在零下幾到十幾攝氏度，這相對于零下五十多攝氏度的屋外，要暖和多了。愛斯基摩人穿上皮衣，下面再鋪上獸皮，在冰屋里就可以安全過冬了。

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4 取火

常言道：水火不容。而用水凍成的冰來取火，真有點令人匪夷所思，但事情往往就這么奇妙。據記載，有一支南極探險隊，在向南極進發途中遭遇暴風雪。在與暴風雪搏斗的過程中，負責保管火種的隊員將盛放火柴和望遠鏡的袋子丟失，大家都清楚這對他們將意味著什么。但這并沒有難住聰明的探險隊員們，待暴風雪過去天空放晴后，他們用冰塊削制了一個凸透鏡。讓冰凸透鏡對著陽光，在其焦點處放上一些易燃物，結果使易燃物燃燒了起來。這利用的是凸透鏡對光的會聚作用。這種取火方式在西漢時期的《淮南子》一書中就記載，書中寫道：“削冰令圓，舉以向日，以艾承其影，則火生。”2006年在哈爾濱舉行的全國第四屆特奧會的圣火采集就是采用的這種方式。

5 采石

放炮崩山，用炸藥采石，這似乎是天經地義的劈開巖石的方法，但這種方法既不安全也不容易控制。其實，在炸藥發明之前生活在美洲的印地安人就掌握了一種奇妙的劈山采石方法。當寒冬來臨之際，他們在山上把需要裂解的楔形縫中灌滿了水，當氣溫下降到滴水成冰的時候，這些水便都凍成了冰。因為水結成冰時體積要增大，受到阻礙就會產生很大的力，使得巖石不劈自開。解放初，修筑川藏公路時就應用了這種方法。

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6 焊接

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美國一家工廠要生產一種特殊用途的鋼鋁雙層罐，即在鋼罐內表面上要壓接一層厚度為0.25mm的鋁片，焊接專家、鍛壓專家都束手無策，后來“圣迪亞”實驗室的科學家解決了這一難題。他們先把薄薄的鋁片做成鋼罐內模形狀放入鋼罐內，然后向鋼罐內注滿水并插入冷卻管，封閉罐口啟動制冷設備使水結冰，同樣由于水結冰時體積增大，會產生巨大的壓力將鋁片壓在鋼罐內壁上，當鋁片與鋼罐足夠近時，二者的分子間距離很小，分子間的引力就使鋁片和鋼罐牢牢的粘在一起。這與爆炸焊接技術有共同之處，不同的是，爆炸焊接技術是將金屬表面清潔后靠在一起，然后靠爆炸產生的巨大壓力，將兩金屬壓接在一起。

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7 刮漆

油漆是鐵及其他易生銹的金屬的保護外衣。噴好的油漆使用一段時間后，會脫落或附著力下降，需再次噴漆。再次噴漆之前，要先將斑駁的油漆去掉，怎么去掉呢？用刀子刮，費時費力；用火燒，污染環境。有沒有更理想的方法？前蘇聯的一位工程師做過一個試驗，在汽車車身上潑上水。當時正值數九寒冬，氣溫在零下30多攝氏度，滴水成冰。當他用木棒輕輕敲擊那結了一層冰的車體時，車體上的漆層紛紛脫落下來。其道理在于水結成冰時，就與油漆層凍結在一起，并且水結成冰時體積要增大，會促使漆層移動，而車體遇冷后收縮。大家只需想一下用刀子刮漆的情形，就不難明白其中的道理。用刀刮，是車體不動，只讓漆層移動；而冰凍的方法，是使車體和漆層同時向相反的方向移動。二者有異曲同工之妙，但冰凍的方法卻可收事半功倍之效。

8 打撈

關于打撈沉入水中的物體，大家都聽說過懷丙和尚打撈大鐵牛的故事，現代常用的是“浮筒打撈法”，1997年1月28日打撈一代名艦中山艦時，用的是“雙駁抬撬法”。現在有人想到，冰的密度小于水的密度，冰浸沒在水中時，受到的浮力大于自身重力要上浮。所以，設想可以設法使沉船中的水結成冰，當達到一定程度時，冰就可帶著沉船自動浮上來。

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9 造船

對，造船！并且是航空母艦。是不是有點荒謬？但千真萬確，實有其事。

1942年10月，英國間諜杰弗里·派克上書海軍上將蒙巴頓，建議盟軍在北極海域挑選巨大的冰塊，經過處理后拖到大西洋作為飛機的基地。蒙巴頓又將這個大膽的設想告訴了首相丘吉爾，而后澳大利亞籍的天才物理學家馬克斯·佩魯茨又試制出堅硬程度不亞于水泥的冰。

1943年8月，英國首相丘吉爾和美國總統羅斯福，在觀看了這種“冰塊水泥”的強度試驗后，決定建造一艘“冰山航母”。根據設計，這艘航母長610m，寬61m，厚4.6m，排水量22萬t。并且艦上裝有強力制冷設備，可隨時冰凍艦體，這樣冰山航母即使在熱帶海域航行也不至于融化。當他受到攻擊時，只需在受傷處注入冰水進行冷凍，很快就能修復，因而冰山航母是不會沉沒的。為保險起見，技術人員先建造了一艘排水量1000t，長20m，寬9m的模型進行試驗，這個模型在水溫15℃的水面上試航效果不錯，在盛夏也沒融化。

至此，在技術條件和物質條件上制造“冰山航母”可謂是萬事俱備，不過，后來由于其他方面的種種原因，人類制造“冰山航母”計劃最終胎死腹中。