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竹本无心,却节外生枝藕虽无孔,却出淤泥而不染人生如梦,梦却不随人愿万般皆是命,半点不由人
第二章 温 度 土壤温度 空气的温度 温度与农业第一节 土壤温度一、影响土壤温度的因子㈠、热量收支(交换)方式 辐射热交换 任何温度在绝对零度以上的物体,通过辐射的放射和吸收而进行的热量交换方式。 分子传导热交换 物质通过分子碰撞,所产生的表现为热量传导的动能交换方式。 流体流动热交换 流体在各个方向上流动时,热量随流体流动而输送的热量交换方式。 热力对流 分类动力对流 分类:根据流体流动的方向性分为:对流、平流和乱流。 对流: 定义:流体在垂直方向上有规律的升降运动。 作用:使上下层空气混合,产生热量交换。 平流: 定义:流体在水平方向上的流动。热力乱流 分类:动力乱流 作用:对大规模的热量传递和缓和地区之间、纬度之间 温度的差异起着很大作用。 乱流(湍流): 定义:流体在各方向上的不规则运动。 乱流交换系数: 当单位质量的空气涡团所含物理属性的梯度等于1时,因乱流作用所引起该物理属性的通量。单位:m2/S 近地气层乱流强度的时空变化: 陆地比海面强 山地比平原强 白天比夜间强 夏季比冬季强 潜热交换物质在进行相态变化时所发生的热量交换。RRLELEPPBB(白天)(夜间) 地表面热量收支示意图 ㈡、热量收支(平衡) 地面热量收支 地表面昼夜热量收支平衡方程:白天:R-P-B-LE=0夜间:-R+P+B+LE=0RRLELEPPQs Qs BB(白天)(夜间)地表层热量收支示意图 地表层昼夜热量收支平衡方程:白天:R-P-B-LE=Q夜间:-R+P+B+LE= -Q 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。㈢、物质的热属性 热容量 定义:在热交换过程中,物体温度变化1℃所需吸收或放出的热量。质量热容量(比热、比热容) 分类: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: 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。 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1.9252.7084.1860.0013 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: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。 土壤导热率分析:土壤成分导热率(W/(㎝·℃)) 土壤矿物质土壤有机质水空气0.02930.019970.006280.0002093 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: 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。 单位:m2 /S(或㎝2 /S) 计算公式:K:导温率,λ:导热率,C:容积热容量。 土壤导温率分析: 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, 土壤到温率却呈 现出减小的趋势。砂土的热特性与土壤湿度的关系 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。二 、地面和土壤温度 表征温度变化的几个物理量 较差:指一定周期内,温度最高值与最低值之差。 日较差:一日内最高温度与最低温度之差。 年较差:一年中最热月平均温度与最冷月平均温度之差。 绝对年较差:年极端最高气温与极端最低气温之差。 位相:最高温度与最低温度出现的时间差。 地面温度变化与地面热量收支示意图1.地面温度日变化曲线;2.地面热量支出日变化曲线;3.地面辐射收入日变化曲线。Tm:地面最低温度;TM:地面最高温度 ㈠、地面温度和热量收支的关系 一天中地面最高温度、地 面最低温度出现在地面热 量收支相抵(平衡)的时 刻。 一年中地面最热月温度, 一般出现在7月或8月, 地面最冷月温度一般出现 在1月或2月。 ㈡、土壤温度的变化 时间变化 日变化 日较差的影响因子:(1)太阳高度(2)土壤热特性 (3)土壤颜色(4)地形 (5)天气 日恒温层(土温日不变层):土壤温度日较差为零时的深度。 日恒温层深度:一般深
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