熱擴散率

熱擴散率又叫導温係數，它表示物體在加熱或冷卻中，温度趨於均勻一致的能力；相當於物體的蓄熱能力，而分子為熱導率，故兩者之比反映了物質熱量擴散的能力。這個綜合物性參數對穩態導熱沒有影響，但是在非穩態導熱過程中，它是一個非常重要的參數。

熱導率只説明物體傳導熱量速度快慢，雖然水的γ是空氣的22.8倍，但空氣的Cv只是水的1/3483，所以，同體積的空氣比水增温快得多。表徵物體增温快慢的物理量是熱擴散係數K，也稱導温率。 ^[1] 

熱擴散率是指在一定的熱量得失情況下，物體温度變化快慢的一個物理量，它的大小與物體的熱導率λ成正比與物體的熱容量Cv成反比，單位是m2/s.可用下式表示：

式中，K為熱擴散率；γ為熱導率；ρ為密度；c為熱容

量。

物體的熱擴散率越大，表明熱量由物體表面向深層或者由深層向物體表面的擴散的能力越強，温度變化所及深度越深，各深度的温度差消除越快，物體的熱擴散率越小，則反之。 ^[1] 

土壤在一定的熱量得失的情況下，其温度的變化快慢可由土壤熱擴散率來表示。由上式可知，凡影響土壤熱導率和土壤熱容量的因子都影響土壤熱擴散率的大小，如土壤有機質的含量、土壤孔隙度的大小及土壤濕度等。但是，土壤熱擴散率與土壤濕度的關係比較複雜，因為土壤水分含量的變化同時對土壤熱導率和土壤熱容量產生影響，因此土壤熱擴散率與土壤濕度並非簡單的線性關係。根據試驗和觀測表明，在土壤濕度較小的情況下，隨着土壤濕度的增大土壤熱擴散率增加，但當土壤濕度超過一定數值以後，因熱導率的增加不顯著，而熱容量仍隨濕度線性增加，所以土壤熱擴散率反而下降了。 ^[1] 

對於熱擴散率大的土壤，如濕潤的黏土，白天，當有太陽輻射能的收人時，它可以很快地將表層得到的熱量傳遞到土壤深層，這樣土壤表層温度就不會過高；夜間，當土壤表面由於地面有效輻射失去熱量時，它又可以把土壤深層的熱量很快傳遞到土壤表層來，使土壤表層的夜間温度不致太低。因此這種土壤的地面温度不易出現極端值，即白天地温過高，夜間地温又過低。這對作物的生長是非常有利的。相反，如果土壤的熱擴散率很小，如干燥的泥炭土，白天，它不易將地表的熱量迅速傳遞到土壤深層，使白天地表温度過高，夜間，它又不易將土壤深層的熱量傳遞到土壤表面，致使夜間地表面温度過低。所以這種土壤很容易出現極端温度，使生長在它上面的作物極易受到凍害或熱害的威脅。 ^[1] 

熱擴散率的測量採用非穩態法，常用激光脈衝法。儀器的測量原理是：在一個四周絕熱的薄圓片試樣的正面，輻照一束垂直於試樣正面的均勻的激光脈衝，試樣被單面加熱，測出在一維熱流條件下試樣背面的温升曲線，計算求得熱擴散率值。 ^[2]