四、综合应用题(13分)
18. 跨学科实践 工程实践「2026河南信阳平桥期中，★☆」青藏铁路是世界上海拔最高、线路最长、冻土广布的铁路，保持路基冻土是青藏铁路建设中的难题之一，我国科技工作者通过“热棒”等技术，创造性地解决了这一难题。“热棒”被称为不用电的“空调器”。如图甲所示，路基两旁插有碗口粗细、看上去像护栏的金属棒，这就是热棒。热棒是封闭、中空的，里面灌有液态氨，上端有散热片(如图乙所示)。请回答：

(1)当路基温度较高时路基硬度会减小，是因为夏季高温，冻土会(选填“吸热”或“放热”)而融化；液态氨受热(填物态变化名称)上升到热棒的上端，通过散热片向空气中散热，气态氨(选填“吸热”或“放热”)又(填物态变化名称)成液态氨下沉到热棒的下端。如此往复循环，不断地将路基中的热散发到空气中，使路基的温度基本不变，从而保证了路基的坚固、稳定。
(2)根据热棒的工作原理，你认为管中的“氨”应具有的主要物理性质是。
A. 沸点低 B. 熔点低
C. 沸点高 D. 熔点高
(3)热棒工作时，地面空气温度(选填“低于”“等于”或“高于”)冻土的温度。
(4)热棒具有独特的单向传热性能：热只能(选填“向上”或“向下”)传输，反向不能传热。

18.答案 (1)吸热 汽化 放热 液化 (2)A (3)低于 (4)向上
解析 (1)夏季高温,冻土吸热融化,液态氨受热汽化上升到热棒的上端,通过散热片向空气中散热,气态氨放热又液化成液态氨下沉到热棒的下端。如此往复循环,不断地将路基中的热散发到空气中,使路基的温度基本不变,从而保证了路基的坚固、稳定。(2)根据(1)可知,液态氨应极易汽化,才能不断地将路基中的热散发到空气中,故应具有沸点低的性质。(3)热棒工作过程中,氨在下端汽化吸热,在上端液化放热,故地面空气温度低于冻土的温度。(4)根据题中提供的信息可知,当热棒“制冷”时是下端吸热,上端放热,热从下向上传递。

【分析】
要解决这道题，需结合物态变化的特点和热传递规律分析：
1. 物态变化类问题需先判断物质初始和末态，再确定吸放热与物态变化名称：冻土融化是固态变液态，需吸热；液态氨受热变气态是汽化；气态氨散热变液态是液化，液化放热。
2. 选择氨的物理性质时，根据其易汽化的工作需求，判断沸点高低：沸点低的物质更易汽化，符合热棒工作要求。
3. 热棒需将路基热量传递到空气中，因此空气温度要低于冻土温度，才能让气态氨在散热片处放热液化。
4. 热棒工作时，下端（冻土处）吸热、上端（空气处）放热，热量只能向上传递。
【解析】
(1) 夏季高温时，冻土由固态变为液态，属于熔化过程，熔化吸热；液态氨受热由液态变为气态，是汽化现象；气态氨通过散热片向空气散热，温度降低，由气态变为液态，是液化过程，液化放热。
(2) 热棒中的氨需要容易汽化，才能不断带走路基热量，沸点低的物质更易汽化，因此选A。
(3) 热棒工作时，氨在下端（冻土处）汽化吸热，在上端（空气处）液化放热，说明空气温度低于冻土温度，才能使气态氨在散热片处放热液化。
(4) 热棒工作时，热量从下端（冻土）向上端（空气）传递，因此热只能向上传输。
【答案】
(1) 吸热；汽化；放热；液化 (2) A (3) 低于 (4) 向上
【知识点】
物态变化；沸点；热传递
【点评】
本题结合青藏铁路热棒的实际工程应用，考查物态变化、沸点及热传递的相关知识，将物理知识与实际生产生活结合，体现了物理学科的实用性，有助于学生理解物理知识在解决实际问题中的作用。
【难度系数】
0.6