热力学第二定律作业-“从青藏铁路热棒工作原理谈谈热力学第二定律”

分析题： 

      理论联系实际是人类认识或学习活动的普遍规律之一。

      青藏铁路冻土（即含水量较高土质）带路段的路基受大气昼夜气温剧烈变化的影响、或受大气升温影响，路基受热软化，将会导致路基凸起、开裂、泛浆或塌陷，造成铁轨变形、进而‘火车脱轨而酿成行车事故，为了避免上述影响，采取的防护措施之一就是用“热棒技术”来保持路基稳定的固化状态。

   “热棒技术”原理：  “热棒技术”中的热棒是一个细长、密封的钢制圆筒，总长约为7米，直径约20厘米。其中5米深插冻土内，称为蒸发段；在蒸发段的圆筒内盛有液氨【NH3（l）】，其余2米 暴露在大气中，称为冷凝段，冷凝段圆筒外壁上设置许多散热片。热棒通过圆筒内氨的液-气转化，把由大气升温转入冻土的热量又返回给大气，防止了冻土因昼夜气温变化或受大气升温影响使其受热升温而软化，以保持冻土带的固化状态。

（1）试根据上述“热棒技术”原理的文字叙述，画出“热棒工作原理图“，即表示在热棒作用下，热在冻土与大气间的循环示意图。

（2）试通过热棒的工作过程分析热棒是否违反热力学第二定律？为什么？

（3）是否可用氮[N2]代替氨[NH3]做热棒中的传热介质？

  说明：青藏铁路唐古拉山段（路长5.5Km）附近气候特点，该路段气温是夏升冬降，夏季最高气温为摄氏40度，冬季最低气温为摄氏-38.6度。冷热变化剧烈，昼夜温差变化很大。

    液氨的沸点-33.4摄氏度；液氮的沸点-195.5摄氏度。