青藏铁路蕴含的物理知识

Question

如题所述

Answer 1

2006年7月1日，青藏铁路实现了全线贯通，打破了美国的火车旅行家保罗·泰鲁“有昆仑山脉在，铁路就永远到不了拉萨”的“断言”，大长了中国人的志气。 1　两大物理难题揭密1、1　4大措施解决千年冻土的问题青藏铁路的成败决定于路基，而路基最大的问题就是多年冻土。夏天气温上升，冻土层就要融化，上面的路也就塌了；而冬天温度降低，冻土膨胀，就会把建在上面的路基和钢轨顶起来，一降一升，火车极易脱轨。针对以上问题，我国的铁路建设者主要是采用了以下4个措施来解决“冻土”问题。（1）热棒：天然“制冷机”进入两大滩冻土区，铁路路基两旁插有一排排碗口粗细、高约2 m的铁棒。铁棒间相隔2 m，一直向前延伸。我们叫它热棒。热棒在路基下还埋有5 m，整个棒体是中空的，里面灌有液氨。热棒的工作原理很简单：当路基温度上升时，液态氨受热发生汽化，上升到热棒的上端，通过散热片将热量传导给空气，气态氨由此冷却液化变成了液态氨，又沉入了棒底。这样，热棒就相当于一个天然“制冷机”。（2）抛石路基：廉价“土空调”在青藏铁路路基内部，还有一种廉价而有效的“土空调”正悄无声息地运转着。在土层路基中间，填筑了一定厚度的碎石。当夏季来临时，青藏高原气温升高，抛石路基表面的温度上升，空气密度降低，而路基冻土中的温度较低，空气密度较大，这样热空气与冷空气就不易对流，无形中形成了外界与冻土的隔热层；当冬天来临时，冻土路基的外界温度较低，空气密度较大，而路基冻土层温度较高，空气密度较低，将自然上移，与外界进行热量交换，无形中形成了热冷对流，使路基冻土层温度降低，保护了冻土的完好性。（3）遮阳板：隔热“外衣”青藏高原地处中低纬度，高海拔地区，太阳辐射十分强烈是该地区的一个重要特征。遮阳板路基是在路基的边坡和坡面上架设一层用于遮挡太阳辐射的板材，由此完全消除太阳对路堤坡面的有效辐射加热作用，达到稳定路基温度场的目的。(4)以桥代路：“最后绝招”青藏铁路沿线，给人印象最深的是桥多。极不稳定的高含冰量冻土区，用热棒、抛石路基等方法都是不管用的，而以桥代路是解决冻土问题的最后绝招。桥墩打进冻土层30多m，桥墩与冻土层间的摩擦力足以支撑路基的稳固性，冻土的融化和膨胀对路基的影响这时已显得微乎其微。1、2　增氧机解决高原气压低、氧气含量低的问题在青藏高原由于海拔高，气压低。每吸一口气得到的氧气只有平地上的40%左右，那里气温最低可达-40℃。为了解决高寒缺氧带来的建设难题，有关部门在青藏线沿途建立了许多医疗站并建造了17座的氧气制造站，以保证施工者的安全；为保证乘车者的安全，在每列车里都配备有两套供氧系统，一套为弥散式供氧，通过混合空调系统中的空气，使每节车厢的含氧量达到23。5%~25%；另一种为分布式供氧，其氧浓度可达40%~45%，旅客可通过供氧面罩直接吸取，确保了旅客乘车的舒适度。

Answer 2

（1）热棒：天然“制冷机”

进入两大滩冻土区，铁路路基两旁插有一排排碗口粗细、高约2 m的铁棒(如图1)。铁棒间相隔2 m，一直向前延伸。我们叫它热棒。热棒在路基下还埋有5 m，整个棒体是中空的，里面灌有液氨。热棒的工作原理很简单：当路基温度上升时，液态氨受热发生汽化，上升到热棒的上端，通过散热片将热量传导给空气，气态氨由此冷却液化变成了液态氨，又沉入了棒底。这样，热棒就相当于一个天然“制冷机”。
2）抛石路基：廉价“土空调”

在青藏铁路路基内部，还有一种廉价而有效的“土空调”正悄无声息地运转着。在土层路基中间，填筑了一定厚度的碎石(如图2)。当夏季来临时，青藏高原气温升高，抛石路基表面的温度上升，空气密度降低，而路基冻土中的温度较低，空气密度较大，这样热空气与冷空气就不易对流，无形中形成了外界与冻土的隔热层；当冬天来临时，冻土路基的外界温度较低，空气密度较大，而路基冻土层温度较高，空气密度较低，将自然上移，与外界进行热量交换，无形中形成了热冷对流，使路基冻土层温度降低，保护了冻土的完好性。
（3）遮阳板：隔热“外衣”

青藏高原地处中低纬度，高海拔地区，太阳辐射十分强烈是该地区的一个重要特征。遮阳板路基是在路基的边坡和坡面上架设一层用于遮挡太阳辐射的板材，由此完全消除太阳对路堤坡面的有效辐射加热作用(如图3)，达到稳定路基温度场的目的。

(4)以桥代路：“最后绝招”

青藏铁路沿线，给人印象最深的是桥多(如图4)。对于图4极不稳定的高含冰量冻土区，用热棒、抛石路基等方法都是不管用的，而以桥代路是解决冻土问题的最后绝招。桥墩打进冻土层30多m，桥墩与冻土层间的摩擦力足以支撑路基的稳固性，冻土的融化和膨胀对路基的影响这时已显得微乎其微。本回答被网友采纳