“天路”上的热棒技术
被称为“天路”的青藏铁路,在修建时遇到的最大问题就是多年冻土对路基的影响,青藏高原多年冻土的年平均气温约为-3.5℃~-2℃,夏天气温上升,冻土层中的冰就要熔化,使路基硬度减弱,火车的重压会使路基及铁轨严重变形,而冬天温度降低,冻土层的水结冰,上面的路基和钢轨就会鼓起来,冻土层反复冻融及冬季不完全冻结,严重危及铁路路基,火车极易脱轨.因此,为了使冻土层保持稳定,工程建设者们有许多发明创造,其中有项技术叫“热棒”。
在冻土区,路基两旁插有一排排碗口粗细、看上去像护栏的金属棒,如图甲所示,这就是“热棒”。它们的间隔为2m,高出路面2m,插入路基下5m。棒体是封闭中空的,里面灌有液态的氨,外表顶端有散热片。图乙是热棒的工作原理图。我们知道,酒精比水更容易变成气体,而液态氨变成气体比酒精还要容易。当棒的下方一端受热时,里面的液态氮会吸热而变成气态氨,在管内压力差的作用下,蒸气上升至冷凝段,与较冷的冷凝器管壁接触,放出热量,再通过冷凝器的散热片将热量传递到空气中,同时蒸气物质遇冷冷凝成液体,在重力的作用下,液体沿管壁回流到下方一端,再蒸发,如此循环往复。正是液态氨在“热棒”中默默无闻地工作,使它成了保持路基冻土的“冰箱”。
(1)当它的下方一端受热时,里面的液态氨会变成气态氨,气态氨跑到上方一端时会变成液体需要 (选填“吸热”、“放热”);
(2)“热棒”能够保持路基冻土,是因为液态氨具有的特性;
A.沸点高 B.沸点低
(3)下列说法正确的是;
A.热棒工作时,氨从气态到液态是通过压缩体积的方法实现的
B.散热片的作用是提高气态氨的吸热效果
C.热棒工作时,上端发生的物态变化是液化
D.冻土中的水结冰时体积要收缩
(4)热棒工作时,地面空气温度(低于/等于/高于)冻土的温度;
(5)热棒具有独特的单向传热性能:热量只能(向上/向下)传输,反向不能传热。