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热量交换方式和热特性(2)

时间:2013-10-17  归属:森林气象学

(3)混合乱流
    热力和对流原因共同作用产生的乱流称为混合乱流。
(六)潜热转移
    气象学上把因水的相变引起的热量转移称为潜热转移。用LE表示,L是蒸发潜热或凝结潜热,E为蒸发量或凝结量。。
    蒸发潜热:单位质量的水蒸发为同温度下的水汽消耗的热量称为蒸发潜热。
    凝结潜热:单位质量的水汽凝结为同温度下的水放出的热量称为凝结潜热。一般取值为2.5´106J/kg。
    升华潜热:单位质量的冰升华为同温度下的水汽消耗的热量称为升华潜热,升华潜热与凝华潜热两者在数值上相等,取值为2.834´106J/kg。
上述几种方式中,除土壤热交换的主要方式是分子热传导外,地面和大气间热转移以辐射交换最为重要;在气层之间的热量交换以对流和乱流两种方式为主,特别在白天,空气中热量交换几乎完全决定于乱流和对流作用。平流作用对调节地区之间的热量差异起着重要作用。最后潜热输送对于大范围的能量交换以及重要天气过程的形成、演变都起着明显的作用。
二、热特性
(一)热容量
1、重量热容量(C)
    单位重量的物质温度每变化1℃所吸收或放出的热量称为重量热容量或比热。单位为J/(kg·℃)。
2、容积热容量(Cv
    单位体积的物质温度每变化1℃所吸收或放出的热量称为容积热容量,简称热容量。单位为J/(m3·℃)。
3、重量热容量和容积热容量的关系
                         Cv=C·ρ
很显然,在相同的条件下,容积热容量大的物质在得到或失去相同的热量后升温和降温都较缓和;容积热容量小的物质在得到或失去相同的热量后升温和降温都较剧烈。
水的热容量是空气的3000倍,水的导热率是空气的30倍。
土壤中固体成分的热容量差别不大,变化在2.06-2.44´106J/(m3·℃)之间,约为水的热容量的1/2,而水的热容量约为土壤空气热容量的3000多倍。通常土壤热容量随土壤湿度的增加而增大,随土壤孔隙度的增加而减小。
水具有最大的热容量,因而水域春夏得热后升温和缓,秋冬失热后降温也和缓。
表3-1 土壤固体成分、空气和水的热特性
热特性
成分
比热(C)
(J/kg·℃)
热容量(Cv)
(J/m3·℃)
导热率(λ)
(J/m·s·℃)
导温率(k)
(m2/s)
土壤固体
成分
0.76-0.97×103 2.06-2.44×106 0.8-2.5 0.39-1.02×10-6
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