“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。热棒由密闭真空腔体注入低沸点物质（如氨、氟利昂、丙烷、二氧化碳等）构成。图乙是热棒的工作原理图。热棒置于冻土中的部分称之为蒸发器，暴露在地面且安装有散热片的部分称之为冷凝器。在寒冷季节，由于空气温度低于多年冻土的温度，蒸发器中的液体物质吸收周围土体中的热量，蒸发形成气体物质，在管内压力差的作用下，蒸汽上升至冷凝段，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。同时蒸汽物质遇冷冷凝成液体，在重力的作用下，液体沿管壁回流至蒸发段，再蒸发。如此循环往复，将土体中的热量传递至空气中。在温暖季节，由于空气温度高于冻土体温度，热棒中的液体物质蒸发后形成的蒸汽到达冷凝器后不能冷凝，液体停止蒸发，热棒停止工作，因此空气中的热量不能通过热棒传至冻土中，从而可保持冻土良好的冻结状态。

空气能热水器

空气能热水器是吸收空气的内能来制造热水的装置。如图，是空气能热水器的工作原理示意图，它主要由储水箱、毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等部件组成。制冷剂是一种在常温下极易汽化的液体，它在毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器之间的循环过程与我们所熟悉的电冰箱的制冷循环过程相同，其工作过程如下：

A.液态制冷剂经过一段很细的毛细管缓慢地进入蒸发器，在蒸发器迅速①，变成蒸气并从空气中吸收内能。

B．制冷剂经过蒸发器生成的蒸气被压缩机压缩后变成高温高压的蒸气进入冷凝器。

C．在冷凝器中，高温高压的蒸气将内能传递给冷水并液化成液态制冷剂。制冷剂依此过程不断循环流动，使水的温度不断上升。