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神秘的“铁棒”

青藏铁路是目前世界上海拔最高、里程最长的高原铁路。当你来到青藏高原时,一定会在铁路旁发现一个特别的现象,那就是路基两旁时不时会闪过一排排齐刷刷插入地底的“铁棒”。

这些“铁棒”的名字叫做热棒,它是用来给冻土降温的。所谓冻土,就是指温度低于0℃时水分冻结的土壤或疏松岩石。一碗水全成了冰,这些冰的体积要大于原来液态时的水,青藏高原的冻土在夏季会松动而冬季又重新冻成固态变得坚硬,体积也膨胀起来,这冬夏之间的变化对于铁路来说是致命的,反复冻融容易造成土层结构破坏、地基承载力降低、边坡失稳等不良结果。

一根热棒的长度有7m,我们在可可西里路段看到的热棒有5m都插在冻土里,露出地面的两米热棒上面焊接着一层层散热片,热棒的中心是空的,里面有大量的氨气,氨这种物质极易汽化、液化。冬天,地下温度高于空气温度,热棒底端的液态氨汽化成为气体,从地下吸收大量的热。汽化生成的氨气上升到热棒的顶端,因为空气温度低,这些氨气液化成为液态,同时向空气中放热。在重力的作用下,液态氨又流回到热棒底端,再次吸热汽化,这样循环往复,就把热从地下传输到空气中。到了夏天,空气温度高,地下温度低,热棒下端的液态氨不会汽化,热棒停止工作。热棒具有单向导热性,将热从地下传输到地上,保持了冻土层的低温状态,从而确保地基的稳定性。

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