青藏铁路:三大措施保持路基冻土.
青藏铁路要穿越“千年冻土”区,必须攻克的难题之一是:只有设法保持该区域的冻土不受夏季高温影响,确保路基坚固、稳定.大家都知道:严寒的冬季,冻土是坚硬的,而外界气温升高时冻土会熔化,使路基硬度减弱,甚至变软,火车的重压会使路基及铁轨严重变形.因此,如何确保冻土的状态在夏季与冬季一样,就成了必须解决的难题.我国科技工作者创造性地解决了这一难题,并且,其中的三个关键措施都只运用了简单的物理知识.
一是“热棒”:被称为不用电的“冰箱”.在冻土区,路基两旁插有一排碗口粗细、看上去像护栏的金属棒,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.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.正是液态氨在“热棒”中默默无闻地工作,使它成了在夏季保持路基冻土的“冰箱”.
二是“抛石路基”,被称为天然的“空调”.在冻土区修筑路基时,其土层路基的中间,抛填了一定厚度的碎石块,碎石之间的空隙不填实,并且与外界空气相通.这样的结构具有“空调”的功能,使得冻土层的温度基本不随外界气温变化,能有效地保持冻土的稳定性.
三是“遮阳板路基”:被称为隔热“外衣”.遮阳板路基,是在路基的边坡上架设一层遮挡太阳的板材,能有效地减弱太阳热对路基温度的影响.
(1)根据所学物理知识,简要说明“热棒”的“冰箱”原理.
(2)联系“温度对空气密度的影响及空气对流”等知识,简要说明“抛石路基”的“空调”原理.