土壤中的热的传导过程很复杂,主要包括两个交错进行的过程:一是通过空隙中空气或水分传导;二是通过固相之间接触点直接传导。
简介
土壤中的热的传导过程很复杂,主要包括两个交错进行的过程:一是通过空隙中空气或水分传导;二是通过固相之间接触点直接传导。
公式
土壤具有对所吸热量传导到邻近土层的性质,称为土壤导热性。土壤导热性大小用导热率表示。土壤导热率在单位厚度(1cm)土层,温差为1℃时,每秒钟经单位断面(1cm)通过的热量焦耳数。其单位是J/(cm2s ℃),热量的传导是由高温处到低温处,设土壤或其他物质两端的温度为t1、t2,土壤的厚度为d,在一定时间(T)内流动的热量为Q。则一定时间内单位面积上流过的热量为Q/AT。两端同的温度梯度为(t1-t2)/d,故导热率又根据定义可表示为:
式中A为土壤断面面积。
土壤气体导热率最小,固体物质中矿物质导热率最大,水介于两者之间,水的导热率比空气要大25倍,矿物质比空气要大100倍。土壤固相物质——尤其是矿物质,虽然导热率最大,但相对稳定而不易变化,空气导热率很小,可以忽略不计;土壤总含有一定水分,而且总是处于变动状态,因此土壤导热率的变化主要决定于土壤含水量的多少。当土壤干燥缺水时,土粒间的土壤孔隙被空气占领。导热率就小。当土壤湿润时,土粒间的孔隙被水分占领,导热率増大。
特性
土壤吸收一定热量后,一部分用于它本身升温,一部分传送给其临近土层。土壤具有将所吸收热量传导到邻近土层的性能,称为导热性。而其大小用导热率λ表示,其表示1cm厚度的土层,温度差1℃时,每秒钟经断面1平方cm通过的热量的焦耳数,单位:J/cm.s.℃。
土壤三相物质的导热率相差很大:土壤固体>土壤液体>土壤空气。
应用
正因为增加土壤湿度能提高土壤导热性,湿润的表土层因导热性强,白天吸收的热量易于传导到下层,使表层温度不易升高,夜晚下层温度又向上层传递以补充上层热量的散失,使表层温度下降也不致过低,因而湿润土壤昼夜温差较小。冬季麦田干旱时海水防冻、早春灌水防霜冻都是根据这个道理。