Question

青藏鐵路：三大措施保持路基凍土．
青藏鐵路要穿越“千年凍土”區(qū)，必須攻克的難題之一是：只有設(shè)法保持該區(qū)域的凍土不受夏季高溫影響，確保路基堅(jiān)固、穩(wěn)定．大家都知道：嚴(yán)寒的冬季，凍土是堅(jiān)硬的，而外界氣溫升高時(shí)凍土?xí)�熔化，使路基硬度減弱，甚至變軟，火車的重壓會(huì)使路基及鐵軌嚴(yán)重變形．因此，如何確保凍土的狀態(tài)在夏季與冬季一樣，就成了必須解決的難題．我國(guó)科技工作者創(chuàng)造性地解決了這一難題，并且，其中的三個(gè)關(guān)鍵措施都只運(yùn)用了簡(jiǎn)單的物理知識(shí)．
一是“熱棒”：被稱為不用電的“冰箱”．在凍土區(qū)，路基兩旁插有一排碗口粗細(xì)、看上去像護(hù)欄的金屬棒，這就是“熱棒”．它們的間隔為2m，高出路面2m，插入路基下5m．棒體是封閉中空的，里面灌有液態(tài)的氨，外表頂端有散熱片．我們知道，酒精比水更容易變成氣體，而液態(tài)氨變成氣體比酒精還要容易．正是液態(tài)氨在“熱棒”中默默無(wú)聞地工作，使它成了在夏季保持路基凍土的“冰箱”．
二是“拋石路基”，被稱為天然的“空調(diào)”．在凍土區(qū)修筑路基時(shí)，其土層路基的中間，拋填了一定厚度的碎石塊，碎石之間的空隙不填實(shí)，并且與外界空氣相通．這樣的結(jié)構(gòu)具有“空調(diào)”的功能，使得凍土層的溫度基本不隨外界氣溫變化，能有效地保持凍土的穩(wěn)定性．
三是“遮陽(yáng)板路基”：被稱為隔熱“外衣”．遮陽(yáng)板路基，是在路基的邊坡上架設(shè)一層遮擋太陽(yáng)的板材，能有效地減弱太陽(yáng)熱對(duì)路基溫度的影響．
（1）根據(jù)所學(xué)物理知識(shí)，簡(jiǎn)要說(shuō)明“熱棒”的“冰箱”原理．
（2）聯(lián)系“溫度對(duì)空氣密度的影響及空氣對(duì)流”等知識(shí)，簡(jiǎn)要說(shuō)明“拋石路基”的“空調(diào)”原理．

Answer 1

分析：（1）當(dāng)路基溫度上升時(shí)，液態(tài)氨蒸發(fā)加快，吸收熱量，由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，這是一種汽化現(xiàn)象，溫度很高的氣態(tài)氨上升到熱棒的上端，通過(guò)散熱片將熱量傳到空氣中；氣態(tài)氨由于放熱溫度會(huì)降低，液化成液態(tài)氨，又沉入了棒底．這樣，凍土層的溫度變化較小，就不易熔化．
（2）夏季來(lái)臨，當(dāng)路基表面溫度上升時(shí)，空氣的密度降低，二路基凍土中的溫度較低，空氣密度較大，這樣熱、冷空氣就不易流，形成了外界與凍土的隔熱層．當(dāng)冬天來(lái)臨時(shí)，凍土路基的外界溫度較低，空氣溫度較低，空氣密度大，二路基凍土溫度較高，空氣密度小，無(wú)形中形成熱、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．

解答：答：（1）當(dāng)外界氣溫高時(shí)，液態(tài)氨受熱發(fā)生汽化，上升到熱棒上端，通過(guò)散熱片向空氣散熱，氣態(tài)氨冷卻又液化成液態(tài)氨，下沉到棒的下部．如此往復(fù)循環(huán)，不斷地將路基中的熱散發(fā)出去，從而使路基的溫度基本不變，保證了路基的穩(wěn)定性．
（2）夏季來(lái)臨，路基表面溫度上升，外界空氣密度減小，而路基凍土的溫度較低，碎石空隙中的空氣密謀較大，這樣，上熱下冷的空氣不易發(fā)生對(duì)流，形成了外界與凍土之間的隔熱層．冬季來(lái)臨，外界空氣溫度低、密度大，而路基凍土層的溫度相對(duì)較高，碎石空隙中的空氣密度相對(duì)較小，這樣，上冷下熱的空氣形成對(duì)流，使路基凍土層的溫度降低．

點(diǎn)評(píng)：此題結(jié)合實(shí)例考查對(duì)汽化吸熱和液化放熱的應(yīng)用問(wèn)題，利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題是中考的熱點(diǎn)．