Теплопроводность металлов: ключевой критерий их свойств
Теплопроводность металлов – это параметр, определяющий способность материала переносить тепловую энергию. Важно понимать, что все объекты передают тепло, когда к ним прикасаются, но способность к передаче тепла зависит от материала.
Что такое теплопроводность металлов
Теплопроводность металлов заключается в способности переносить теплоэнергию от горячих участков к холодным. Передача тепла происходит за счет хаотичного движения частиц. Агрегатное состояние материала также влияет на процесс передачи тепла.
Свойства теплопроводности позволяют использовать металлы в различных сферах промышленности для достижения технических целей и оптимизации работы оборудования.
Отличие теплопроводности от теплоемкости
Металлы характеризуются не только теплопроводностью, но и теплоемкостью. При высокой температуре металлы могут стать текучими. Некоторым элементам достаточно небольшого нагрева для расплавления.
Понятие теплопроводности не следует путать с тепловым сопротивлением, которое определяет способность материала противостоять распространению тепловой энергии.
От чего зависит показатель теплопроводности
Показатель теплопроводности в металлах обусловлен передвижением электронов, в других твердых телах – фононов (атомы в решетке). Кристаллическая структура материала оказывает значительное влияние на показатель теплопроводности. Добавление легирующих компонентов позволяет изменить значение теплопроводности.
Различные химические элементы обладают различной теплопроводностью. У золота, меди, и серебра высокие показатели теплопроводности, в то время как у алюминия, железа и олова они ниже.
Коэффициент теплопроводности является важным параметром для выбора материала в зависимости от требуемых технических характеристик.
Как профессиональный SEO копирайтер и специалист по контенту, я готов помочь вам создать информативные и уникальные тексты на русском языке для продвижения вашего бизнеса. Не стесняйтесь обращаться за помощью!
Теплопроводность металлов: важность и применение
Теплопроводность – это количество теплоты, которое за секунду переносится через одну единицу поверхности. В металлах этот процесс обеспечивают свободные электроны, что делает их теплопроводность значительно выше, чем у диэлектрических материалов.
Коэффициенты теплопроводности металлов
При работе с металлами ориентируются на коэффициенты их теплопроводности, которые зависят от температурного диапазона и других факторов. Например, у большинства металлов связь между теплопроводностью и коэффициентом линейная, но на показатель также влияют степень влажности, размер пор и структура материала.
| Металл | Коэффициент теплопроводности (Вт/(м х К)) |
|---|---|
| Медь | 47-58 |
| Железо | … |
| Алюминий | … |
Недостатки высокой теплопроводности меди
Медь – один из самых распространенных металлов с высокой теплопроводностью. Однако, у этого металла есть недостатки. Западные ученые проводили исследования по повышению теплопроводности медных сплавов путем нанесения графена на медные пленки. Результаты показали, что графен эффективно повышает проходимость электронов и способствует эффективному отведению тепла.
Теплопроводность стали
Сталь – еще один металл, обладающий хорошей теплопроводностью. Существуют различные сорта стали, устойчивые к разным температурным условиям, что позволяет использовать их в широком спектре приложений.
Где применяется данное свойство:
- Утюги
- Сантехнические приборы
- Посуда
- Отопительные приборы
Теплопроводность металлов играет важную роль в различных областях промышленности и повседневной жизни. Понимание этого свойства поможет выбирать подходящие материалы для различных конструкций и изделий.
- Высококачественные материалы для отопительных систем
- Широкий выбор батарей из разных металлов
- Изучение параметров теплопроводности
- Применение современных методов измерения
- Гарантированное качество и надежность
Профессиональные специалисты компании ПрофБау помогут подобрать оптимальные материалы для вашей системы отопления, а также проведут изучение параметров теплопроводности. Обращайтесь к нам и получите надежные решения для вашего дома или офиса.
Не забывайте, что правильно подобранные материалы и технологии изготовления отопительных систем могут значительно повлиять на эффективность и экономичность вашей системы отопления. Поэтому важно довериться опыту и профессионализму специалистов, чтобы получить наилучший результат.
Выбирайте компанию ПрофБау для создания надежной и эффективной отопительной системы!
Ссылки:
Совместимость MSPC ламината Stone Floor с теплым полом: теплотехнический аспект
Компания ПрофБау предоставляет услуги проектирования и укладки полов для различных типов помещений. Мы ценим каждого заказчика и готовы ответить на все ваши вопросы.
Наши контактные данные:
- ПрофБау
- Телефон: +7 (495) 138-25-25
MSPC ламинат: теплотехнические показатели
MSPC ламинат относится к высокотемпературным напольным покрытиям, способным выдерживать длительное воздействие высоких температур. Температурный лимит по гарантии составляет +70°С. Эти полы, кроме плитки, могут выдерживать подобные температуры без деформации.
Если вы планируете использовать MSPC ламинат Stone Floor для теплого пола, вам понадобятся параметры, такие как теплопроводность и термическое сопротивление. На нашем сайте доступны лабораторные исследования с этими данными.
Подбор подложки для теплого пола
Для определения компатибельной подложки для MSPC ламината Stone Floor с нужными показателями термического сопротивления, рекомендуем использовать следующее правило:
- Проводите расчет коэффициента термического сопротивления самостоятельно по формуле: R = 0.001 * толщина подложки / коэффициент теплопроводности базового материала.
- Например, для пробковой 3 мм подложки: R = 0.001 * 3 / 0.04 = 0.075 м2·К/Вт.
Теплотехнические характеристики MSPC ламината
Результаты лабораторных испытаний MSPC ламината Stone Floor показали следующие значения:
| Параметр | Результат |
|---|---|
| Теплопроводность | 0.235 W/(m·K) |
| Термическое сопротивление | 0.036 (m2·K)/W |
Вывод
Исходя из предоставленных данных, можно утверждать, что MSPC ламинат Stone Floor является оптимальным выбором для систем отопления, не только по температурным характеристикам, но и по параметрам энергоэффективности.
Если у вас остались вопросы или вам требуется дополнительная информация, не стесняйтесь обращаться к специалистам компании ПрофБау. Будем рады помочь!
Помните, что при обустройстве системы "теплый пол" наибольшую роль в энергосбережении играет не выбираемое вами напольное покрытие и подложка, а теплоизоляция всего вашего дома, утеплённость фундамента, отмостки, количество окон и утеплённость кровли. Пытаться сэкономить на отоплении с помощью напольного покрытия мало эффективно.
URL Rewrite
, ул. Речников, д. 21, стр. 7
Телефон: +7 (495) 960-66-06
Мы работаем Пн-Пт с 10:00 до 18:00
При выборе строительных материалов для возведения стен жилого дома важно обращать внимание не только на показатели прочности, морозостойкости и влагопроницаемости. Не меньшее значение имеет теплопроводность материала — характеристика, которая определяет, насколько построенный дом будет теплым и энергоэффективным. Ведь стены имеют наибольшую площадь среди всех ограждающих конструкций, соответственно, при недостаточных изоляционных свойствах теплопотери окажутся крайне высокими. Это скажется не только на счетах за отопление, но и на комфорте проживания.
Любым материальным телам, включая керамзитобетонные блоки, свойственно проводить тепловую энергию от более нагретых участков к более холодным за счет хаотичного движения частиц. Эта способность часто выражается обратной величиной — термическим сопротивлением (теплосопротивлением). Но суть та же: в физическом материальном теле есть градиент потенциала переноса тепловой энергии.
Каждому виду материалов и сырья соответствует своя характеристика. Например, способность проводить тепло у металлов всегда выше в сравнении с теплопроводностью древесины. Применима характеристика и для керамзитобетонных блоков. Но, как и в случае со сложными строительными материалами, блоки вариативны по теплосопротивлению, так как существует множество переменных.
От чего зависит теплопроводность блоков из керамзитобетона
Керамзитобетон неоднороден по своей структуре, поскольку в его составе присутствует керамзит — материал, представляющий собой вспененную обожжённую глину. Следовательно, несмотря на геометрию блока, физическая площадь контакта твердых частиц, предающих тепло, относительно невелика, особенно в сравнении с полнотелыми, однородными по структуре бетонными блоками.
Современные технологии настолько продвинулись в области увеличения теплосопротивления, что в продаже представлены материалы на основе керамзитобетона с разной теплотехнической характеристикой. Если кратко, то она определяется:
Но стоит заметить, что чем теплее искусственный камень, тем меньшей прочностью на сжатие он обладает.
Коэффициент теплопроводности керамзитобетонных блоков
Хорошим показателем теплоизоляционных свойств является плотность материала. Характеристика позволяет понять, насколько энергоэффективной будет стена из керамзитобетона. Однако нужно всегда делать поправку на естественное увлажнение блоков при эксплуатации. Увлажнение происходит за счет водяного пара, который проникает вглубь кладки и смачивает материал в массе.
Проще всего представить соотношение в виде таблицы из трех колонок.
Плотность блока из керамзитобетона, D (кг/м3) Теплопроводность, Вт/м°С
В сухом состоянии В увлажненном состоянии
1800 0,65 0,82
1600 0,55 0,7
1400 0,45 0,55
1200 0,35 0,4
1000 0,25 0,3
800 0,2 0,25
600 0,15 0,2
500 0,12 0,15
Отдельно стоит выделить влияние пустот и типа блока на его способность проводить тепло. Сравнение удобно делать по таблице:
Вид керамзитобетонных блоков Вес изделия, кг Пустотность, % Теплопроводность, Вт/м°С
Четырехпустотные 11-14 40 0,19-0,27
Двухпустотные 14 20 0,27
Полнотелые 17 0 0,36
Пустотные перегородочные 6 25 0,3
Полнотелые перегородочные 8 0 0,36
Значение Вт/м°С — это количество тепла (мощность теплового потока), которое проходит через материал толщиной 1 метр при температурном градиенте, равном «1».
Приблизить эксплуатационное значение к заводскому (расчетному, исходному) состоянию можно. Для этого придётся выбирать материал с малой влагопроницаемостью или же производить дополнительные работы по изоляции. В то же время, свойство отдавать лишнюю влагу при пересыхании воздуха и впитывать ее в случае переизбытка считается важным показателем, который повышает комфорт проживания. Саморегуляция влажности в помещении имеет первостепенное значение для людей, страдающих заболеваниями органов дыхания.
Для выбора подходящего материала важно знать коэффициент теплосопротивления материала. Он является важной переменной при расчёте теплотехнических характеристик ограждающей конструкции.
Как рассчитать теплопроводность керамзитобетонных блоков
Свойство проводить тепло является ключевым, но для каждого региона существует собственный норматив, вычисляемый согласно климатическим условиям. Он определяет, насколько выбранный материал подходит для использования в виде внешней ограждающей конструкции, потребует ли стена доутепления и какой должна быть ее толщина без дополнительной теплоизоляции.
Формула, по которой выполняется расчет, выглядит следующим образом:
D = λ x Rreq, где:
Rreq определяется по таблицам, которые приведены в различных нормативных документах. Следует пользоваться теми данными, которые приводятся для конкретного региона, поскольку в них уже учтены температуры холодных пятидневок и другие параметры, по которым определяется Rreq.
Для примера, рассмотрим Rreq для г. Дмитрова Московской области, равный 3,1464. Подставим в формулу значения, принятые для полнотелых блоков плотностью D1000. λ для них составляет 0,25 Вт/м°С. Считаем: 0,25х3,1464=0,7866 м. То есть для комфортного проживания в доме из керамзитобетона D1000 необходимо иметь стены толщиной не менее 79 см. Толщина значительная, но везде есть свои нюансы.
Выбор керамзитобетонных блоков с учетом теплотехники
Теплотехнические расчёты нельзя рассматривать в отрыве от остальных параметров стеновых материалов, таких как назначение и требуемая прочность. Назначение ограждающей конструкции определяет необходимость теплоизоляционных свойств. Например, при возведении керамзитобетонной несущей стены внутри здания не предъявляется никаких требований к теплоизоляции. Самонесущей стене достаточно выдерживать свой вес, поэтому к ее прочности предъявляют сниженные требования. Несущие стены должны выдерживать собственный вес, а также нести нагрузку от опираемых на них конструкций (перекрытия, крыша и т. д.).
Именно поэтому на рынке представлены следующие виды изделий из керамзитобетона:
Иными словами, чем выше плотность, тем выше несущая способность и тем ниже теплосопротивление.
Помимо выбора материала у застройщика также есть дополнительная возможность по повышению теплоизолирующих свойств материала.
Если неправильно выбрать керамзитобетонные блоки
Столкнуться с неправильно выбранным материалом по теплотехническим характеристикам, несущей способности и толщине при работе с профессиональным проектировщиком практически нереально. Но в России, в том числе и в Москве, распространено явление «самостроя», когда будущий домовладелец при оптимизации затрат руководствуется первичным расчетом прочности и игнорирует теплотехнику.
Такой подход грозит самостройщику тем, что стены дома будут рассеивать большой объем тепла. Поддерживать комфортную температуру в таком керамзитобетонном доме будет слишком дорого. Но даже в таком случае можно предпринять конкретные шаги по увеличению теплосопротивления внешних ограждающих конструкций.
Как понизить теплопроводность стен
Конечно, ошибок лучше не совершать, чем потом исправлять их. И своевременный теплотехнический расчет еще на этапе проектирования поможет сэкономить «круглую сумму» впоследствии как на отоплении, так и на утеплении. Но если расчет не выполнялся или был проигнорирован застройщиком (например, дом строили на продажу), то даже в этом случае есть пространство «для маневра».
Самый простой вариант — использовать утеплители. Они повышают энергоэффективность здания, особенно если работы выполнены опытной профессиональной бригадой и только на основании теплотехнического расчета. Эффективным утеплителем выступит любой материал с высокими теплоизолирующими свойствами.
Применяется этот способ для доутепления полнотелых блоков высокой плотности, использованных в качестве материалов для несущих и самонесущих стен при недостаточной (ниже расчетной) толщине. Традиционно сочетается с использованием ветровлагозащитных материалов, сплошным оштукатуриванием или отделкой фасадными панелями.
Более трудозатратный, но при этом более эффективный способ утепления используется для повышения теплоизолирующих свойств конструкционно-теплоизоляционного и теплоизоляционного камня. Он заключается в сплошном двустороннем оштукатуривании стен паропроницаемой или обычной штукатуркой. В этом случае внутренние поры материала оказываются замкнутыми, и стена начинает работать как «термос».
К еще одному из эффективных способов прибегают профессиональные каменщики. При кладке стен они тщательно проливают верхние грани жидким раствором. С одной стороны, это увеличивает «мостики холода», образуемые кладочной смесью. С другой же, такие «перемычки» препятствуют внутренней конвекции. В сочетании с дополнительной ветровлагозащитой или даже теплоизоляцией, теплопроводность стены резко падает, что выливается в снижение затрат на отопление и повышение комфорта проживания.
Сравнение разных материалов
«Но к чему такие сложности?» — задастся вопросом застройщик. Ведь существует множество материалов, которые на первый взгляд не требуют дополнительной теплоизоляции. Например, популярный газосиликат плотностью D300 обладает низкой проводимостью тепла (λ=0,08 Вт/м°С). Это позволяет выкладывать стены толщиной всего 40 см без какой-либо дополнительной теплоизоляции.
Но как уже говорилось, нельзя использовать для сравнения только один параметр и игнорировать прочие. Ведь у газоблока при низкой плотности и прочность оказывается на порядок ниже. Но если несущей способности еще достаточно, чтобы воспринимать нагрузку от неэксплуатируемого чердака и крыши, то вот устойчивости к динамическим и изгибающим нагрузкам сильно недостает, особенно во влажном состоянии. Отделывать газосиликат можно только паропроницаемыми штукатурками, что в конечном итоге ведет к большим денежным тратам. Ну а накопивший влагу блок лишается своих прочностных характеристик, что приводит к печальным последствиям вплоть до разрушения здания.
Еще один важный момент — тепловая инерция. У материалов с низким показателем проведения тепла эта характеристика невысока, тот же газосиликат хоть и нагревается быстро, но и остывает столь же стремительно. А вот керамзитобетон остывает медленнее, тем самым отдаляя момент включения обогрева с наступлением холодов и приближая момент выключения приборов отопления весной. В самый жаркий летний день в доме со стенами из керамзитобетона не жарко, они банально дольше сохраняют ночную прохладу.
Мнение о теплопроводности материала
Керамзитобетон в современном строительстве успешно конкурирует со многими другими материалами, включая газоблок, силикатный кирпич или теплую керамику. По теплотехническим характеристикам он — уверенный «середнячок», который позволяет относительно недорого повысить теплосопротивление стен без риска потери прочности, например, вследствие «запертой влаги».
В то же время, блоки стоят недорого, не требуют специфических кладочных растворов и даже не критичны к профессионализму каменщиков. Все это позволяет снизить конечные затраты как на возведение дома постоянного проживания или дачи, так и на отделку и эксплуатационные расходы.
Как и в случае с другими материалами, следует доверить расчет плотности, теплоизоляционных характеристик и толщины стен из керамзитобетона проектировщику. Это исключит ошибки в выборе материала. Ну а сам керамзитобетон стоит покупать только у надежного производителя — в ПБИ «Максимово». Свяжитесь с менеджером по телефону для оформления заказа материалов, доставки и разгрузки на вашем участке или оставьте заявку онлайн.
Внутренняя энергия, как и любой вид энергии, может быть передана от одних тел к другим. Внутренняя энергия может передаваться и от одной части тела к другой. Так, например, если один конец гвоздя нагреть в пламени, то другой его конец, находящийся в руке, постепенно нагреется и будет жечь руку. Явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте называется теплопроводностью. Изучим это явление, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостью и газом. Внесем в огонь конец деревянной палки. Он воспламенится. Другой конец палки, находящийся снаружи, будет холодным. Значит, дерево обладает плохой теплопроводностью. Поднесем к пламени спиртовки конец тонкой стеклянной палочки. Через некоторое время он нагреется, другой же конец останется холодным. Следовательно, и стекло имеет плохую теплопроводность. Если же мы будем нагревать в пламени конец металлического стержня, то очень скоро весь стержень сильно нагреется. Удержать его в руках мы уже не сможем. Значит, металлы хорошо проводят тепло, т. е. имеют большую теплопроводность. Наибольшей теплопроводностью обладают серебро и медь. Рассмотрим передачу тепла от одной части твердого тела к другой на следующем опыте. Закрепим один конец толстой медной проволоки в штативе. К проволоке прикрепим воском несколько гвоздиков (рис. 6).
При нагревании свободного конца проволоки в пламени спиртовки воск будет таять. Гвоздики начнут постепенно отваливаться. Сначала отпадут те, которые расположены ближе к пламени, затем по очереди все остальные. Выясним, как происходит передача энергии по проволоке. Скорость колебательного движения частиц металла увеличивается в той части проволоки, которая ближе расположена к пламени. Поскольку частицы постоянно взаимодействуют друг с другом, то увеличивается скорость движения соседних частиц. Начинает повышаться температура следующей части проволоки и т. д. Следует помнить, что при теплопроводности не происходит переноса вещества от одного конца тела к другому. Рассмотрим теперь теплопроводность жидкостей. Возьмем пробирку с водой и станем нагревать ее верхнюю часть. Вода у поверхности скоро закипит, а у дна пробирки за это время она только нагреется (рис. 7).
Значит, у жидкостей теплопроводность невелика, за исключением ртути и расплавленных металлов. Это объясняется тем, что в жидкостях молекулы расположены на больших расстояниях друг от друга, чем в твердых телах. Исследуем теплопроводность газов. Сухую пробирку наденем на палец и нагреем в пламени спиртовки донышком вверх (рис. 8).
Палец при этом долго не почувствует тепла. Это связано с тем, что расстояние между молекулами газа еще больше, чем у жидкостей и твердых тел. Следовательно, теплопроводность у газов еще меньше. Итак, теплопроводность у различных веществ различна. Опыт, изображенный на рисунке 9, показывает, что теплопроводность у различных металлов неодинакова. Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага, пробка и другие пористые тела. Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух. Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум (освобожденное от воздуха пространство).
Объясняется это тем, что теплопроводность — это перенос энергии от одной части тела к другой, который происходит при взаимодействии молекул или других частиц. В пространстве, где нет частиц, теплопроводность осуществляться не может. Если возникает необходимость предохранить тело от охлаждения или нагревания, то применяют вещества с малой теплопроводностью. Так, для кастрюль, сковородок ручки изготавливают из пластмассы. Дома строят из бревен или кирпича, обладающих плохой теплопроводностью, а значит, предохраняют помещения от охлаждения.
Слайд 2 Виляние теплового режимаОсновной источник тепла в почве –
Лучистая солнечная энергия, которая поглощается поверхностью почвы и превращается
в тепловую энергию и только в незначительной степени внутреннее тепло Земли и теплота, выделяющаяся при окислительных процессах и разложении органических веществ.
Слайд 3 Виляние теплового режимаТепловой режим почвы совместно с водным
И воздушными режимами оказывает большое влияние на
скорость выветривания минералов, растворение минеральных веществ и газов, контролирует фазовые переходы в системе почва – почвенный раствор – почвенный воздух;плодородие почвы – численность и активность микроорганизмов, процессы минерализации, гумификации и другие биохимические процессы;жизнедеятельность и продуктивность растений – прорастание семян, развитие корневой системы, скорость поступления питательных элементов и воды, ростовые процессы, транспирация воды.Оптимальная температура для большинства биохимических процессов почвы 25 – 30 °С.
Слайд 4 Тепловые свойства почвТепловое состояние почвы характеризуется показателями температуры
Ее генетических горизонтов. Совокупность свойств, обусловливающих способность почв поглощать
и перемещать в своей толще тепловую энергию, называются тепловыми свойствами. К ним относятся: теплопоглотительная способность (теплопоглощение)теплоемкость теплопроводность
Слайд 5 Теплопоглощение и альбедо Теплопоглощение – способность почвы поглощать лучистую энергию
Солнца, характеризуется величиной альбедо. Альбедо – количество солнечной радиации, отраженное поверхностью
почвы по отношению к общей солнечной радиации, достигающей поверхности почвы, выраженное в %. Чем меньше альбедо, тем больше поглощает почва солнечной радиации. Альбедо зависит от: цвета; влажности ; структурного состояния;содержания гумуса; выровненности поверхности почвы; растительного покрова.
Слайд 6 Теплопоглощение и альбедоВысокогумусированные почвы имеют темную окраску. Поэтому
Ими поглощается энергии на 10 – 15 % больше,
чем светлоокрашенными. По сравнению с песчаными почвами глинистые имеют большую теплопоглотительную способностью. Сухие почвы отражают лучистую энергию на 5 – 11 % больше, чем влажные, бесструктурные с гладкой поверхностью отражают лучи больше, чем оструктуренные с шероховатой поверхностью. Почвы участков, имеющих наклон к югу, поглощают солнечного тепла больше, чем почвы склонов, обращенных на север. Растительный покров, наоборот, уменьшает теплопоглощение.
Слайд 7 Теплоемкость Теплоемкость – это способность почвы вмещать в себя
И удерживать то или иное количество тепла. Измеряется количеством
тепла в калориях, необходимого для нагревания 1см3 или 1 г почвы на 1 °С, в связи с чем различают объемную и удельную теплоемкость почв (первая больше второй).Составные части почвы имеют различную теплоемкость: удельная теплоемкость воды наивысшая – 1,0, гумуса – 0,477, глины – 0,233, кварца – 0,198 и наименьшая теплоемкость у почвенного воздуха.
Слайд 8 Зависимость теплоемкости Следовательно, теплоемкость почвы зависит
Минералогического состава; гранулометрического состава; пористости и содержания воды
и воздуха;содержания органического вещества. По характеру теплоемкости почвы делят на «теплые» и «холодные». Песчаные и супесчаные почвы менее влагоемки, поэтому быстрее прогреваются, их называют «теплыми» почвами. Весной такие почвы становятся пригодными для обработки на 2 – 3 недели раньше, чем почвы суглинистые. Глинистые почвы содержат больше воды, на нагревание которой требуется много тепла, вследствие чего их называют «холодными». В случае одинакового механического состава влажная почва более теплоемкая и холодная, чем сухая; богатая органикой более теплоемка и холоднее минеральной. Самые холодные торфяные почвы, так как содержат много воды и состоят из органического вещества (оказывают влияние на климатические условия прилегающей местности).
Слайд 9 Теплопроводность Теплопроводность – это способность почв проводить тепло от
Более нагретых слоев к более холодным. Измеряется количеством тепла
в калориях, которое проходит за 1 с через 1 см2 слоя почвы толщиной 1 см. Она зависит от: минералогического и гранулометрического состава; содержания воздуха и влажности; плотности почвы; теплопроводности составных частей почвы.
Слайд 10 ТеплопроводностьЧем крупнее механические элементы, тем больше теплопроводность. Так,
Теплопроводность крупнозернистого песка при одинаковой пористости и влажности в
2 раза больше, чем фракции крупной пыли. Наименьшей теплопроводностью обладает воздух, затем – гумус, несколько лучшей – вода, наибольшей – минеральная часть почвы. По теплопроводности твердая фаза почвы примерно в 100 раз превышает воздух, в 28 раз воду. Поэтому рыхлая, сухая, высокогумусированная почва имеет более низкий коэффициент теплопроводности, чем плотная, влажная, с небольшим количеством гумуса, тем хуже она проводит тепло, т.е. тем длительнее удерживается в ней аккумулированная солнечная теплота.
Слайд 11 Тепловой режим почв Совокупность явлений поступления, переноса, аккумуляции и
Отдачи тепла называется тепловым режимом почвы. Он формируется под
влиянием климата (потока солнечной радиации, условий увлажнения, континентальности и др.), а также условий рельефа, растительности и снежного покрова. Основным показателем теплового режима почвы, который характеризует ее тепловое состояние, является температура почвы.Температура почвы определяется притоком солнечной радиации и тепловыми свойствами самой почвы. В связи с суточной и годичной цикличностью в поступлении радиации Солнца для температуры почвенного профиля характерна суточная и годовая периодичность.
Слайд 12 Суточная периодичность Наибольшие суточные колебания температуры наблюдаются на поверхности
Почвы и имеют синусоидальный характер. Максимальная температура поверхности почвы
наблюдается около 13 ч, минимальная – ночью. С глубиной суточная амплитуда изменений температуры значительно снижается и затухает на глубине около 50 см. Скорость передачи тепла вглубь профиля замедляется, поэтому максимум и минимум суточных температур на разных глубинах почвы наступает в разное время. В среднем имеет место запаздывание в 2 – 3 ч на каждые 10 см глубины.
Слайд 13 Годовая периодичностьГодовая динамика температуры зависит от природной зоны,
Имеет большую амплитуду колебаний и выражена на большей глубине,
чем суточные. Наиболее резкие годовые колебания температуры происходят на поверхности почв, с глубиной они затухают. Зона активной выраженности сезонной динамики ограничена 3 – 4 метровым слоем, на глубине 6 м годовая температура колеблется менее чем на 1 градус Цельсия.
Слайд 14 Годовая периодичностьГодовой ход температуры характеризуется проявлением двух периодов
Летнего с потоком тепла от верхних горизонтов к нижним
(период нагревания почвы) и зимнего – с потоком тепла от нижних к верхним (период охлаждения почвы). В умеренных широтах максимум среднесуточной температуры поверхности почвы наблюдается обычно в июле – августе, а минимум – в январе – феврале. Летом самая высокая температура отмечается в верхних горизонтах, с глубиной она снижается; зимой верхние горизонты имеют наименьшую температуру, а с глубиной она повышается. Вследствие инерционности теплопереноса в почвенной толще установление максимальной температуры почв отстает от максимума температур воздуха (на глубине 3 м максимум устанавливается на несколько месяцев позже, чем на поверхности).
Слайд 15 Влияние растительностиБольшое влияние на годовое изменение температуры почвы
Оказывает растительность, она предохраняет поверхность почвы от резких колебаний
температуры. В районах с холодными зимами и выпадением снега значение для формирования температурного режима имеют промерзание почвы, мощность и длительность сохранения снежного покрова (чем он мощнее, рыхлее и чем длительнее сохраняется, тем больше утепляет почву и снижает глубину ее промерзания). Почва начинает замерзать при температуре несколько ниже 0 °С, поскольку в почвенном растворе всегда содержатся растворимые вещества, понижающие температуру замерзания. Под снегом почва промерзает на незначительную глубину, а в бесснежные зимы или при сдувании снега ветром почва может промерзать на глубину 0,7 – 0,9 м и более. Вот почему снегозадержание проводят не только для накопления влаги в почве, но и для сохранения тепла.
Слайд 16 Влияние растительностиРастительный покров, задерживая и накапливая снег, резко
Ослабляет промерзание почвы. На наименьшую глубину почва промерзает в
лесу и среди лесных и кустарниковых насаждений. Рельеф влияет на приток солнечной радиации, накопление снега и увлажнение почвы. Поэтому наибольшая глубина промерзания почвы наблюдается на выпуклых формах рельефа, наветренных склонах, где сдувается снег. В понижениях (лощинах, западинах) глубина промерзания почв наименьшая. Почвы северных склонов промерзают более глубоко, южные – на меньшую глубину.
Слайд 17 Систематика тепловых режимов почвы Каждый почвенный
Тип в соответствии с зональностью поступления солнечной радиации, распространением
растительности характеризуется определенным температурным режимом. В настоящее время принята следующая систематика тепловых режимов почвы:мерзлотный тип – характерен для территорий с многолетней мерзлотой, где среднегодовая температура профиля почвы отрицательная, преобладает процесс охлаждения.длительно сезоннопромерзающий тип – характерен для областей, где преобладает положительная среднегодовая температура почвенного профиля, длительность промерзания не менее 5 месяцев.сезоннопромерзающий тип – отличается положительной годовой температурой; вечная мерзлота отсутствует, промерзание почвы продолжается не более 4 – 5 мес.непромерзающий тип – имеет положительную среднегодовую температуру по профилю, промерзание почв не проявляются даже в самый холодный месяц. Наблюдается в областях субтропических, тропических поясов, теплая европейская часть умеренного пояса.
Слайд 18 Регулирование теплового режима почвРегулирование теплового режима имеет важное
Значение для обеспечения оптимальных условий роста растений. Улучшение теплового
режима почв основывается на осуществлении приемов, регулирующих приток солнечной радиации, и приемов, ослабляющих или повышающих ее потери за счет теплоотдачи в атмосферу. В летнее время в северных районах с повышенным увлажнением почв и меньшим притоком солнечной радиации эти мероприятия преследуют цель повышения температуры почвы, в южных засушливых – понижение.
Слайд 19 Приемы регулирования теплового режима почвРазличают агротехнические, агромелиоративные и
Агрометеорологические приемы регулирования теплового режима почв. К агротехническим приемам
относят – прикатывание, гребневание, оставление стерни, мульчирование; К агромелиоративным – орошение, осушение, лесные полосы, борьбу с засухой; К агрометеорологическим – борьбу с заморозками, меры по снижению излучения тепла из почвы и др.К приемам, регулирующим приток солнечного тепла к поверхности почвы, относятся затенение почвы растительностью, мульчей, рыхление и прикатывание поверхности почвы, гребневые и грядковые посевы.
Слайд 20 Гребневание Гребневание способствует лучшему прогреванию почвы, усиливает теплообмен воздуха
С почвой, повышает устойчивость растений к заморозкам. Прикатывание повышает
среднесуточную температуру на 3 – 5°С в 10 см слое, залегающем ниже уплотненной прослойки. Мульчирование поверхности почвы торфом, соломой и другими материалами широко применяют для регулирования температуры почвы, особенно в овощеводстве. Белое покрытие применяют для снижения избыточного нагревания почвы и, наоборот, темные материалы (черная бумага, темная торфяная крошка) способствуют большему притоку тепла. Любое мульчирующее покрытие заметно снижает испарение, а следовательно, и расход тепла. При мульчировании сглаживаются суточные колебания температуры почвы. Органические удобрения повышают температуру почвы.
Слайд 21 Рыхление Рыхление поверхностного слоя способствуют более быстрому обмену тепла
В почве. Шероховатая поверхность обработанной почвы днем сильнее поглощает
солнечную энергию, но ночью больше ее и излучает по сравнению с плотной поверхностью. Рыхление почвы увеличивает ее теплопроводность и уменьшает альбедо. Этот прием способствует снижению температуры почвы днем и сохранению тепла ночью.
Слайд 22 Зависимость теплового режима от водногоВсе агромелиоративные мероприятия, изменяющие
Водный режим, так или иначе меняют и температурный режим
почв. В южных районах орошение предохраняет почву от перегрева. В северных районах для более интенсивного прогревания почв весной используют дренаж почв. Осушение торфяных почв приводит к повышению температуры верхних горизонтов в дневные часы летом и несколько снижает ночью по сравнению с неосушенными почвами. В районах северного земледелия при осушении торфяных почв заметно ухудшается их прогревание в весенне-летний период, так как улучшается аэрация и снижается теплопроводность. Поэтому на некоторой глубине осушенных почв длительно сохраняются мерзлотные прослойки, что замедляет развитие активных микробиологических процессов.
Слайд 23 ВыводТемпература почвы определяется притоком солнечной радиации и тепловыми
Свойствами самой почвы.Тепловой режим почвы оказывает влияние на
процессплодородие почвы3жизнедеятельность и продуктивность растенийТеплопоглощение – способность почвы поглощать лучистую энергию Солнца, характеризуется величиной альбедо. Альбедо – количество солнечной радиации, отраженное поверхностью почвы по отношению к общей солнечной радиации, достигающей поверхности почвы, выраженное в %.Теплоемкость – это способность почвы вмещать в себя и удерживать то или иное количество тепла. Измеряется количеством тепла в калориях, необходимого для нагревания 1см3 или 1 г почвы на 1 °СТеплопроводность – это способность почв проводить тепло от более нагретых слоев к более холодным.
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 января 2022 года; проверки требуют 8 правок.
Молекулы имеют внутреннюю структуру, образованную атомами, которые могут совершать колебания внутри молекул. Кинетическая энергия, запасённая в этих колебаниях, отвечает не только за температуру вещества, но и за его теплоёмкость
Удельная теплоёмкость обычно обозначается буквами или , часто с индексами.
На значение удельной теплоёмкости влияет температура вещества и другие термодинамические параметры. К примеру, измерение удельной теплоёмкости воды даст разные результаты при 20 °C и 60 °C. Кроме того, удельная теплоёмкость зависит от того, каким образом позволено изменяться термодинамическим параметрам вещества (давлению, объёму и т. д.); например, удельная теплоёмкость при постоянном давлении () и при постоянном объёме (), вообще говоря, различны.
Формула расчёта удельной теплоёмкости:
— удельная теплоёмкость(от лат. capacite – емкость, вместимость), — количество теплоты, полученное веществом при нагреве (или выделившееся при охлаждении), — масса нагреваемого (охлаждающегося) вещества, — разность конечной и начальной температур вещества. Основная формула термоэлектрического охлаждения выглядит следующим образом: Q = P × I × ΔT, где: Q – количество тепла, передаваемое через пелтье-элемент, P – фактор Коэффициента фигуры заслонки (COP, коэффициент Карно), I – электрический ток, проходящий через пелтье-элемент, ΔT – разница в температуре между горячей и холодной сторонами пелтье-элемента.