土壤比熱容是多少

土壤的容積熱容量指單位體積的土體温度改變1℃（升高或降低）所需要的熱量，單位為kJ/）℃），是表示土體蓄熱能力的參數。

土壤的容積熱容量可按下式計算：

水分在季節性非飽和凍融土壤中的運動

式中，Cu、Cf分別為融土和凍土的容積熱容量Cdu、Cdf分別為融土和凍土的比熱ρu、ρf分別為融土和凍土的天然容重（濕容重），kg/cm3。

單位質量的土體温度改變1℃（升高或降低）所需的（吸收或放出）熱量稱做比熱，單位為kJ/（kg·℃）。

土壤是由礦物骨架、有機質溶液和氣體組成的多相細碎介質，凍土與融土的主要區別在於其中含有冰。實驗表明，土壤的比熱具有各物質成分和質量加權平均的性質（土中氣相充填物的含量及比熱均很小，可忽略不計），即：

水分在季節性非飽和凍融土壤中的運動

式中，Csu、Csf、Cw、Ci分別為融土骨架、凍土骨架、水、冰的比熱。

按常規，Cw=4.182 kJ/（kg·℃），θ可進行現場測定，θu為凍土中的未凍水含量。

水分在季節性非飽和凍融土壤中的運動

式中，θp為塑限含水率K為温度修正係數，以小數計i為結冰率（冰重與總水重之比），以小數計t為温度，℃。

不同温度下的修正係數K和結冰率i從表1-3中選取。

土壤骨架比熱可用量熱法測定，表1-4給出了試樣温度分別為+40～+60℃和-15～25℃時測定的結果，從表1-4可見，土壤骨架比熱主要取決於礦物成分和有機質含量，並與温度有關，同類土壤的測定值略有不同，主要是由於礦物質成分的差異所造成的。有機質的比熱大於礦物質的比熱，顯然是温度差異的影響，由測定的試樣温度可見，融土和凍土的平均温度差達 70℃左右，而測定值的差只有0.04～0.21 kJ/（kg·℃）所以温度影響是比較小的。為了簡便起見，在一般的熱工計算中，可按表1-5和表1-6取值。

表1-3 不同温度下的修正係數和結冰率值

表1-4 典型融凍土壤骨架比熱

表1-5 某些礦物和巖石的平均比熱

表1-6 典型土壤骨架比熱取值表

液態水變成固態水，其體積要增大9%，因此總含水率相同時，凍土的天然容重要比融土小一些，為了計算簡便，取同一數值（ρu=ρf=ρ）

水分在季節性非飽和凍融土壤中的運動

所以容積熱容量可直接用下式計算：

水分在季節性非飽和凍融土壤中的運動

式中，ρd為土壤的幹容重（kg/m3）。

式（1.20）揭示了土壤的容積熱容量與其物理指標幹容重、總含水率和未凍水含量的內在聯繫，融土的容積熱容量隨幹容重和總含水率的增加呈直線增大。凍土的容積熱容量隨幹容重的增大也呈直線增大。因土中含有未凍水，所以其與總含水率呈折線增大關係。當θ＜θu時，土中水處於未凍狀態，凍土容積熱容量隨含水率增大呈與融土具有相同斜率的直線關係。θ＞θu時，凍土容積熱容量隨含水率增大的斜率變緩，幹容重和總含水率相同時，融土的容積熱容量比凍土要大。顯然，這是由於融土骨架比熱大於凍土的骨架比熱及水的比熱比冰的比熱大一倍之故。

綜上所述，土壤的比熱容與土壤幹容重、有機質含量、礦物成分、含水率等因素有關，通常認為土壤固相物質的組成相對穩定，空氣的影響可以忽略。因此，土壤比熱容主要隨含水率大小而變化。土壤含水率越大，比熱容量就越大，土壤增温和冷卻也就愈緩慢，晝夜温差較小反之，土壤愈乾燥，比熱容愈小，土壤温度變化愈大