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，必須攻克的難題之一是：只有設法保持該區域的凍土不受夏季高溫影響，確保路基堅固、穩定．大家都知道：嚴寒的冬季，凍土是堅硬的，而外界氣溫升高時凍土會熔化，使路基硬度減弱，甚至變軟，火車的重壓會使路基及鐵軌嚴重變形．因此，如何確保凍土的狀態在夏季與冬季一樣，就成了必須解決的難題．我國科技工作者創造性地解決了這一難題，并且，其中的三個關鍵措施都只運用了簡單的物理知識．
一是“熱棒”：被稱為不用電的“冰箱”．在凍土區，路基兩旁插有一排碗口粗細、看上去像護欄的金屬棒，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，而液態氨變成氣體比酒精還要容易．正是液態氨在“熱棒”中默默無聞地工作，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”．在凍土區修筑路基時，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，并且與外界空氣相通．這樣的結構具有“空調”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定性．
三是“遮陽板路基”：被稱為隔熱“外衣”．遮陽板路基，是在路基的邊坡上架設一層遮擋太陽的板材，能有效地減弱太陽熱對路基溫度的影響．
（1）根據所學物理知識，簡要說明“熱棒”的“冰箱”原理．
（2）聯系“溫度對空氣密度的影響及空氣對流”等知識，簡要說明“拋石路基”的“空調”原理．

Answer 1

答：（1）當外界氣溫高時，液態氨受熱發生汽化，上升到熱棒上端，通過散熱片向空氣散熱，氣態氨冷卻又液化成液態氨，下沉到棒的下部．如此往復循環，不斷地將路基中的熱散發出去，從而使路基的溫度基本不變，保證了路基的穩定性．
（2）夏季來臨，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生對流，形成了外界與凍土之間的隔熱層．冬季來臨，外界空氣溫度低、密度大，而路基凍土層的溫度相對較高，碎石空隙中的空氣密度相對較小，這樣，上冷下熱的空氣形成對流，使路基凍土層的溫度降低．
分析：（1）當路基溫度上升時，液態氨蒸發加快，吸收熱量，由液態變為氣態，這是一種汽化現象，溫度很高的氣態氨上升到熱棒的上端，通過散熱片將熱量傳到空氣中；氣態氨由于放熱溫度會降低，液化成液態氨，又沉入了棒底．這樣，凍土層的溫度變化較小，就不易熔化．
（2）夏季來臨，當路基表面溫度上升時，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，空氣密度大，二路基凍土溫度較高，空氣密度小，無形中形成熱、冷空氣對流，使路基凍土層溫度降低，保護了凍土的完整性．
點評：此題結合實例考查對汽化吸熱和液化放熱的應用問題，利用所學知識解決實際問題是中考的熱點．