文档介绍：第四章
温度
本章内容
热量收支
地面和土壤的温度
水体的温度
空气的温度
第一节热量收支
热量平衡过程
地球表面吸收太阳辐射能后,会通过各种热量收支方式,产生能量的转换和输送而达到平衡,这样的物理过程称为热量平衡过程。
一、物质的热属性
热容量
定义:
在一定过程中,物体温度变化1℃所需吸收或放出的热量。
分类:
质量热容量(比热、比热容)
容积热容量
质量热容量:
定义:单位质量的物质,温度变化1℃所需吸收或
放出的热量。
单位:J/(kg·℃)(或J/(g·℃))
计算:
…………(4-1)
容积热容量:
定义:单位体积的物质,温度变化1℃所需吸收或
放出的热量。
(4-2)
(4-3)
单位:J/(m3·℃)(或J/(cm3·℃))
计算:
Cm 、Cv 之间的关系:
土壤热容量分析:
土壤成分
容积热容量(J/(㎝3·℃))
土壤矿物质
土壤有机质
水
空气
在土壤的组成物质中,空气的热容量最小,水的热容量最大,固体成分介于两者之间。
导热率(热导率)
定义及单位:
定义:指物体在单位厚度间、保持单位温度差时,其相
对的两个面在单位时间内通过单位面积的热流量。
单位: J/(m·S·℃)(或W/(m·℃))
热流量方程:
(4-4)
λ:导热率, Q:热容量; ΔT/ΔZ:温度梯度,负号
表示热流方向由高温指向低温。
方程的意义:
当其他条件相同时,导热率大的物质,热流量大,传热速度快;反之则小。
土壤成分
导热率(W/(㎝·℃))
土壤矿物质
土壤有机质
水
空气
土壤中固体成分的导热率最大,水居中,空气最小。
土壤导热率分析:
土壤导热率影响因子:
土壤含水量
土壤孔隙度
导温率(导温系数、热扩散率)
定义及单位:
单位:m2 /S(或㎝2 /S)
(4-5)
K:导温率,λ:导热率,C:容积热容量。
定义:单位容积的物质,通过热传导,由垂直方向获
得或失去λ焦耳(J)的热量时,温度升高或降
低的数值称为导温率。
计算公式:
土壤导温率分析:
砂土的热特性与土壤湿度的关系
土壤湿度较小的
情况下,导温率
随着土壤湿度的
增大而增加;
当土壤湿度增加
到一定程度后,
土壤导温率却呈
现出减小的趋势。
土壤导温率对土壤温度分布的影响:
直接决定着土壤温度的垂直分布及最高、最低温度出现的时间。