Question

四大措施解決千年凍土問題

2006年7月1日，青藏鐵路實(shí)現(xiàn)了全線貫通，打破了美國(guó)的火車旅行家保羅?泰魯“有昆侖山脈在，鐵路就永遠(yuǎn)進(jìn)不了拉薩”的斷言，大長(zhǎng)了中國(guó)人的志氣。

在修建青藏鐵路時(shí)，需要解決兩大難題：一是鐵路要穿越“千年凍土”區(qū)，需要保證路基的穩(wěn)定性；二是高原氣壓低、氧氣含量低，需要保證施工人員及乘客的安全性。我國(guó)科技工作者在解決兩大難題上做出了許多創(chuàng)新和發(fā)明。

四大措施解決千年凍土問題

①熱棒：天然“制冷機(jī)”

進(jìn)入兩大灘凍土區(qū)，路基兩旁插有一排排碗口粗細(xì)、高約2m的鐵棒（如圖a）。鐵棒間隔2m，一直向前延伸，我們稱它熱棒。熱棒在路基下還有5m，整個(gè)棒體是中空的，里面灌有液氨，棒的頂端是散熱片，這樣棒體就相當(dāng)于一個(gè)天然“制冷機(jī)”。

    

圖a                          圖b

②拋石路基：廉價(jià)“土空調(diào)”

在青藏鐵路路基內(nèi)部，還有一種廉價(jià)而有效的“土空調(diào)”，在土層路基中間，填筑了一定厚度的碎石，保證了凍土層的溫度不隨外界氣溫的變化而變化，從而保護(hù)了凍土的完好性。

③遮陽(yáng)板：隔熱“外衣”

遮陽(yáng)板路基是在路基的邊坡和坡石上架設(shè)一層用于遮擋太陽(yáng)輻射的板材，完全消除太陽(yáng)對(duì)路基的輻射加熱作用。

④以橋代路：“最后絕招”（如圖b）

增氧機(jī)解決高原氣壓低、氧氣含量低的問題

在沿途建立氧氣制造站、列車配有完整的供氧系統(tǒng)等，確保了施工人員的安全和旅客的乘車的舒適度。

（1）通過閱讀材料，談?wù)勄嗖罔F路蘊(yùn)含的物理知識(shí)（至少舉出兩點(diǎn)）。

（2）試分析說明，天然“制冷機(jī)”（或廉價(jià)“土空凋”）的工作原理。

Answer 1

（1）液化、汽化、壓強(qiáng)、熱傳遞、對(duì)流、輻射等。

（2）天然“制冷機(jī)”

當(dāng)溫度上升時(shí)，液態(tài)氨受熱發(fā)生汽化，上升到熱棒的上端，通過散熱片將熱量傳給空氣，氣態(tài)氨由此冷卻液化又變成了液態(tài)氨，沉入棒底。這樣往復(fù)循環(huán)，把路基中大量的熱帶入空氣中，從而使路基的溫度基本不變，保證了路基的穩(wěn)定性。

廉價(jià)“土空調(diào)”

夏季來臨，當(dāng)路基表面溫度上升時(shí)，空氣密度降低，而路基凍土中的溫度較低，空氣密度較大，這樣熱、冷空氣就不易對(duì)流，形成了外界與凍土的隔熱層。當(dāng)冬天來臨時(shí)，凍土路基的外界溫度較低，空氣溫度較低，空氣密度較大，而路基凍土層溫度較高，空氣密度較小，無形中形成了熱、冷空氣對(duì)流，使路基凍土層溫度降低，保護(hù)了凍土的完整性。