战胜高温的医生：佛罗里达医生如何发明了制冰机

热得发烫的想法——医生的困境

如果你能在酷热的佛罗里达州仅靠蒸汽和水就冷却一个房间呢？1850年，一位医生就这样做了。

想象一下1841年夏天，佛罗里达州阿巴拉契科拉的一间医院病房。空气潮湿、厚重、凝滞。患黄热病的病人躺在被汗水浸透的床单上。没有抗生素，没有疫苗。唯一的治疗就是安慰——一块凉布，一杯水，降低体温。

镇上的医生约翰·戈里博士看着他的病人受苦。他知道，给他们降温能给他们生存的机会。但如何做到呢？在19世纪40年代，"冰"是一种从新英格兰进口的奢侈品，用锯末包装的船沿海运输。等到达佛罗里达时，它已经是一种稀缺且昂贵的商品。

戈里并不满足。他看着当地锯木厂运转的蒸汽机，又看着他的病人，提出了一个大胆的问题：*如果我能自己制造寒冷呢？*这个问题将改变世界，即使在这个过程中他身败名裂。

为什么这台旧机器至今仍然重要

你为什么要在意一个近180年前建造了笨重蒸汽动力制冰机的医生呢？

因为那台机器是你冰箱、冰柜和空调的直接祖先。在戈里之前，寒冷是季节性的恩赐或地理上的偶然。你从结冰的湖里获得冰块，否则根本得不到。在戈里之后，寒冷可以人工制造。任何地方，任何时间。

这个想法重新组织了社会。它使得：

• 全球食品系统： 鲜肉从芝加哥运到纽约。佛罗里达的橙子在十二月于波士顿被食用。
• 现代医学： 疫苗、胰岛素和输血都需要精确可靠的冷却。
• 人类舒适： 为你的家和办公室降温的空调，不过是一个决定冷却房间而非冷却水块的制冰机。

戈里的机器并不仅仅是制造冰块。它关乎将人类从气候的暴政中解放出来。

简单的科学：热传递

要理解戈里是如何做到的，我们必须谈谈物理学保守的一个小秘密。

冷实际上并不存在。

我知道这听起来很疯狂，但事实是："冷"只是我们用来表示没有热量的一个词。热量是活跃的成分。热量是让分子振动的能量。它们振动得越厉害，物体就越热。冷只是……振动较少。

那么，你如何让某样东西变冷？你不能添加"冷度"。你必须偷走它的热量。

热量是顽固的。它自然地从热的地方流向冷的地方（这就是为什么你的咖啡变凉而冰茶变热）。为了在炎热的房间里制冰，戈里必须迫使热量逆向流动，向上流。

这是他所用的技巧，分解如下：

1. 压缩： 挤压气体。强迫其分子紧密聚集。它们开始剧烈地相互推挤。这会产生高温。
2. 膨胀： 让压缩气体迅速膨胀。分子散开。剩余的振动能量现在非常分散，温度急剧下降。它变得极度寒冷。

橡皮筋类比 拿一条粗橡皮筋快速拉伸。贴到嘴唇上。感觉温暖（压缩）。现在让它弹回正常长度。再次触碰嘴唇。感觉凉爽（膨胀）。 你并没有增加或减少"冷"。你只是集中了能量，让它耗散，并分散了剩余的能量。

戈里建造了一台机器，在空气上反复执行这个橡皮筋的戏法，直到空气冷到足以将水冻结成固体。

戈里的制冰机是如何工作的

1850年，约翰·戈里因其"制冰机"获得了美国专利号8080。让我们逐步了解他的过程。

与后来使用的现代化学制冷剂（如氨或氟利昂）不同，戈里使用了每个人都无限供应的东西：空气。

第一步：压缩 蒸汽机驱动一个大泵。这个泵吸入常温空气，并将其挤压到一个坚固的金属气缸中。内部压力极大。正如我们之前所学，这迫使空气变得极其灼热——有时热到无法触碰。

第二步：释放热量 然后，热压缩空气被推过一组金属线圈。这些线圈被从附近海湾抽上来的冷水持续冲刷。 等等，为什么要把热量排放到水中？ 因为机器必须去除压缩过程中产生的热量。如果不这样做，空气会保持高温。水冷线圈起到汽车散热器的作用，将多余的能量从系统中排出。

第三步：膨胀（真正的魔法） 现在，冷却后的压缩空气被释放到第二个更大的腔室中。 噗！ 空气迅速膨胀。因为能量现在变得极其分散，膨胀空气的温度不仅下降——而是骤降。它远远低于水的冰点。

第四步：冻结 这股冰冻的冷空气被引导到装满清水的扁平盘子上。空气将热量从水中吸走。过不了多久，水就冻结成坚实的冰块。

它并不高效。燃烧了大量煤炭只得到一小块冰。但它确实起作用了。当地报纸报道说，戈里"在热得像烤箱一样的房间里把水冻成了冰。"

现实世界应用：从医院到酿酒厂

戈里的梦想是冷却医院房间。他建造了一个工作模型，甚至绘制了通过建筑输送冷空气的草图——这是空调的蓝图，比它成为现实早了几十年。

不幸的是，他去世时身无分文且名誉扫地。靠从新英格兰运送天然冰块发家的"冰王"弗雷德里克·图多尔抵制戈里的发明。人造冰比天然冰更贵，戈里无法找到竞争的资金。

但这个想法无法被阻止。

• 酿酒厂： 啤酒需要稳定的低温才能正确发酵。圣路易斯和密尔沃基的酿酒厂迅速采用人造制冰机，使他们能够全年酿造拉格啤酒。安海斯-布希公司将其爆炸性增长归功于人工制冷。
• 肉类加工： 芝加哥的肉类加工行业建立在这些机器上。斯威夫特和阿莫尔等公司使用人造冰来冷却火车车厢，将新鲜牛肉运往全国，创建了全国性的超市。
• 医院： 最终，医学界完全接受了戈