Question

四大措施解決千年凍土問題

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

在修建青藏鐵路時，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”

進入兩大灘凍土區(qū)，路基兩旁插有一排排碗口粗細、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，這樣棒體就相當于一個天然“制冷機”。

    

圖a                          圖b

②拋石路基：廉價“土空調”

在青藏鐵路路基內部，還有一種廉價而有效的“土空調”，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，從而保護了凍土的完好性。

③遮陽板：隔熱“外衣”

遮陽板路基是在路基的邊坡和坡石上架設一層用于遮擋太陽輻射的板材，完全消除太陽對路基的輻射加熱作用。

④以橋代路：“最后絕招”（如圖b）

增氧機解決高原氣壓低、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，談談青藏鐵路蘊含的物理知識（至少舉出兩點）。

（2）試分析說明，天然“制冷機”（或廉價“土空凋”）的工作原理。

Answer 1

（1）液化、汽化、壓強、熱傳遞、對流、輻射等。

（2）天然“制冷機”

當溫度上升時，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“土空調”

夏季來臨，當路基表面溫度上升時，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、冷空氣就不易對流，形成了外界與凍土的隔熱層。當冬天來臨時，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、冷空氣對流，使路基凍土層溫度降低，保護了凍土的完整性。