Теплофизические характеристики почвы
Теплофизические характеристики почвы
Тепловой режим почвы в основном зависит от ее теплоемкости и теплопроводности.
Теплоемкость почвы. Различают объемную и удельную теплоемкости почвы. Объемной теплоемкостью с0б называют количество тепла (Дж), необходимое для нагревания 1 м3 почвы на 1°С. Удельной теплоемкостью суд называют количество тепла, требующееся для нагревания 1 кг почвы на 1° С.
Объемная теплоемкость минеральных частей почвы находится преимущественно в пределах 2,0—2,5 Дж/(м3-К), но у воды и воздуха она различается более чем в 3-Ю3 раз. Поэтому теплоемкость почвы зависит не столько от ее минерального состава, сколько от соотношения воздуха и воды, находящихся в почвенных , порах. Теплоемкость почвы, у которой поры заполнены во-Дой, значительно больше теплоемкости сухой почвы. Следовательно, при одинаковом притоке или отдаче тепла сухие почвы нагреваются или охлаждаются больше, чем влажные. В зависимости62
Глава 3
от увлажнения теплоемкость торфянистых почв меняется в 6 раз, песка в 3,4 раза, глины в 2,4 раза (трбл. 14).
Таблица 14 Теплоемкость и коэффициент теплопроводности составных частей почвы
Температурный режим почвы
Теплоемкость | |||
Рекомендуемые материалыFREE Геологическое строение и почвы Москвы FREE Понятие и характеристики финансовых рисков. Методы оценки риска FREE Основные характеристики облигаций и анализ их доходности FREE Лабораторная работа №2 комбинированные узлы и устройства FREE Новая философская энциклопедия В 4 томах. Том 2.pdf FREE Повышение эффективности использования государственной собственности в РФ Коэффициент | |||
Дж/(кг-К) | объемная, Дж/(.м3-К) | теплопроводности, Вт/(«-К) | |
Песок и глина | 753,6—963,0 | 2,05—2,43 | 0,84—1,26 |
Торф | 2009,7 | 2,51 | 0,84 |
Почвенный воздух | 1004,8 | 0,0013 | 0,02 |
Почвенная вода | 4186,8 | 4,19 | / 0,50 |
Теплопроводность почвы. Способность почвы передавать тепло от слоя к слою называется теплопроводностью. Мерой теплопроводности служит коэффициент теплопроводности, численно равный количеству тепла (Дж), проходящему за 1 с через сечение в 1 м2 слоя толщиной 1 м при разности температур на границах слоя , в 1 °С. Теплопроводность зависит от минерального состава почвы, ее влажности и содержания воздуха в порах почвы. Теплоемкость и теплопроводность различных компонентов почвы приведены в табл. 14.
Поскольку коэффициент теплопроводности воздуха в почве почти в 25 раз меньше, чем воды, то и теплопроводность почвы, как и ее теплоемкость, зависит от влажности почвы. При замерзании почвы ее теплопроводность увеличивается, так как теплопроводность льда почти в 4 раза больше теплопроводности воды. Отношение коэффициента теплопроводности к объемной теплоемкости почвы называется коэффициентом температуропроводности К:
Этот коэффициент характеризует скорость распространения тепла в почве.
Сопоставление теплоемкости и коэффициентов теплопроводности и температуропроводности при различной влажности почвы показывает, что теплоемкость с увеличением влажности непрерывно возрастает. Возрастание же коэффициента теплопроводности сначала идет очень быстро, а затем замедляется, так как с увеличением влажности теплопроводность почвы приближается к теплопроводности воды, которая меньше теплопроводности минеральных частей почвы. Коэффициент температуропроводности К при этом вначале резко возрастает, а затем несколько снижает-
К
ся вследствие совместного влияния теплоемкости и теплопроводности почвы. Зависимость тепловых характеристик почвы от влажности представлена на рис. П.
5.1 Культурные нормы и их соблюдение - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.
Теплофизические характеристики почвы зависят также от ее цвета (темные почвы за счет большего поглощения энергии Солнца нагреваются сильнее, чем светлые), плотности и структуры (пористость, зернистость). С увеличением плотности теплоемкость и теплопроводность сухих почв увеличивается. Разрыхленные почвы в пахотном слое днем теплее, чем плотные, а ночью холоднее, так как первые имеют меньшую теплопроводность. Кроме того, разрыхленная почва имеет большую удельную поверхность, чем плотная, и поэтому днем поглощает больше радиации, а ночью интенсивнее
излучает тепло. Полив и осадки, увеличивая теплоемкость почвы и вызывая затраты тепла на испарение, охлаждают почву.
Рис. 11. Зависимость тепловых
характеристик почвы от ее
влажности (по А. Ф. Чуднов-
скому).