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土壤導熱率

鎖定
土壤中的熱的傳導過程很複雜,主要包括兩個交錯進行的過程:一是通過空隙中空氣或水分傳導;二是通過固相之間接觸點直接傳導。
土壤導熱率用來表示傳導土壤熱量的強度,通常用λ表示,其表示1cm厚度的土層,温度差1℃時,每秒鐘經斷面1平方cm通過的熱量的焦耳數,單位:J/cm.s.℃
中文名
土壤導熱率
外文名
Soil thermal conductivity
傳導過程
通過液相和固相的傳導
表    示
傳導土壤熱量的強度
差    異
土壤固體>土壤液體>土壤空氣
應    用
早春灌水防霜凍

目錄

土壤導熱率簡介

土壤中的熱的傳導過程很複雜,主要包括兩個交錯進行的過程:一是通過空隙中空氣或水分傳導;二是通過固相之間接觸點直接傳導。 [1] 

土壤導熱率公式

土壤具有對所吸熱量傳導到鄰近土層的性質,稱為土壤導熱性。土壤導熱性大小用導熱率表示。土壤導熱率在單位厚度(1cm)土層,温差為1℃時,每秒鐘經單位斷面(1cm)通過的熱量焦耳數。其單位是J/(cm2s ℃),熱量的傳導是由高温處到低温處,設土壤或其他物質兩端的温度為t1、t2,土壤的厚度為d,在一定時間(T)內流動的熱量為Q。則一定時間內單位面積上流過的熱量為Q/AT。兩端同的温度梯度為(t1-t2)/d,故導熱率又根據定義可表示為:
式中A為土壤斷面面積。
土壤氣體導熱率最小,固體物質中礦物質導熱率最大,水介於兩者之間,水的導熱率比空氣要大25倍,礦物質比空氣要大100倍。土壤固相物質——尤其是礦物質,雖然導熱率最大,但相對穩定而不易變化,空氣導熱率很小,可以忽略不計;土壤總含有一定水分,而且總是處於變動狀態,因此土壤導熱率的變化主要決定於土壤含水量的多少。當土壤乾燥缺水時,土粒間的土壤孔隙被空氣佔領。導熱率就小。當土壤濕潤時,土粒間的孔隙被水分佔領,導熱率増大。 [1] 

土壤導熱率特性

土壤吸收一定熱量後,一部分用於它本身升温,一部分傳送給其臨近土層。土壤具有將所吸收熱量傳導到鄰近土層的性能,稱為導熱性。而其大小用導熱率λ表示,其表示1cm厚度的土層,温度差1℃時,每秒鐘經斷面1平方cm通過的熱量的焦耳數,單位:J/cm.s.℃
土壤三相物質的導熱率相差很大:土壤固體>土壤液體>土壤空氣。 [1] 

土壤導熱率應用

正因為增加土壤濕度能提高土壤導熱性,濕潤的表土層因導熱性強,白天吸收的熱量易於傳導到下層,使表層温度不易升高,夜晚下層温度又向上層傳遞以補充上層熱量的散失,使表層温度下降也不致過低,因而濕潤土壤晝夜温差較小。冬季麥田乾旱時海水防凍、早春灌水防霜凍都是根據這個道理。 [1] 
參考資料
  • 1.    呂貽忠.土壤學:中國農業出版社,2006