Giáo trình khí tượng nông nghiệp - Chương III

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp--------------------------------------------- 41

Chương III. CHẾ ðỘ NHIỆT CỦA ðẤT VÀ KHÔNG KHÍ

1. CHẾ ðỘ NHIỆT CỦA ðẤT

1.1. Các ñặc tính nhiệt lực của ñất

a) Nhiệt dung của ñất

Nhiệt dung của ñất là ñại lượng dùng ñể ñánh giá khả năng nóng lên nhanh hay chậm

của ñất. Nhiệt dung ñược chia ra làm hai loại:

• Nhiệt dung trọng lượng (Cp): Là lượng nhiệt cần thiết làm cho 1 gam ñất nóng lên 1oC.

ðơn vị tính nhiệt dung trọng lượng là calo/g/ñộ.

• Nhiệt dung thể tích (Cv): Là lượng nhiệt cần thiết làm cho 1cm3

ñất nóng lên 1oC .

ðơn vị tính nhiệt dung thể tích là calo/cm3

/ñộ.

Nhiệt dung trọng lượng và nhiệt dung thể tích có quan hệ mật thiết với nhau ñược biểu thị

bằng biểu thức sau ñây:

(1)

Trong ñó: Cv: Nhiệt dung thể tích

Cp: Nhiệt dung trọng lượng

d: Tỷ trọng của ñất

Nhiệt dung của ñất phụ thuộc phần lớn vào nhiệt dung của các chất hình thành nên ñất.

Từ bảng 3.1 có thể rút ra những nhận xét sau:

Bảng 3.1. Nhiệt dung của các chất cấu tạo ñất

-

+ Các loại ñất cát hoặc pha cát bao giờ cũng có nhiệt dung nhỏ, nóng lên nhanh nhưng

cũng nguội ñi nhanh chóng.

+ Nhiệt dung của các

thành phần cấu tạo nên ñất

rất khác nhau.

+ Nhìn chung nhiệt

dung thể tích của mọi thành

phần rắn chủ yếu trong ñất

hầu như giống nhau, vào

khoảng từ 0,5 – 0.6

calo/cm3

/ñộ

Thành phần của ñất

Nhiệt dung

trọng lượng

(Calo/g/ñộ)

Nhiệt dung

thể tích

(Calo/cm3

/ñộ)

Cát 0,18 0,4900

Sét 0,23 0,5900

Than bùn 0,48 0,6000

Không khí trong ñất 0,24 0,0003

Nước trong ñất 1,00 1,0000

Cv = d . Cp

Nhiệt ñộ ñất có vai trò ñặc biệt ñối với các quá trình vật lý xẩy ra trong ñất và khí

quyển, là những yếu tố môi trường quan trọng tác ñộng tới các hoạt ñộng sống của sinh

vật. Không khí là một chất trong suốt rất ít ñược ñốt nóng trực tiếp bởi bức xạ mặt trời vì

khả năng hấp thu năng lượng bức xạ mặt trời của chúng rất kém. Tính trung bình khí

quyển của trái ñất chỉ hấp thu ñược 14% tổng năng lượng bức xạ mặt trời ñi qua, còn lại

trên 80% năng lượng nhận ñược chủ yếu nhờ mặt ñất cung cấp cho nó. ðặc tính hấp thu,

truyền nhiệt của ñất và không khí ñều mang những sắc thái riêng. Nghiên cứu các tính

chất nhiệt cũng như chế ñộ nhiệt của ñất và không khí giúp chúng ta hiểu rõ bản chất tác

ñộng của chúng ñối với khí hậu và ñời sống sinh vật.

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp--------------------------------------------- 42

+ Các loại ñất sét hoặc pha sét có nhiệt dung lớn, chúng nóng lên chậm và lạnh ñi chậm

hơn so với ñất cát hoặc pha cát.

+ ðất khô có nhiệt dung nhỏ hơn so với ñất ẩm. Vì vậy các loại ñất khô thiếu ẩm thường

có chế ñộ nhiệt không ổn ñịnh, chúng nóng lên về ban ngày nhanh chóng và lạnh ñi rất nhanh

vào ban ñêm. Sự biến ñộng nhiều của nhiệt ñộ sẽ ảnh hưởng rất lớn ñến quá trình sinh trưởng

và phát triển của cây trồng, ñặc biệt là ở các vùng ñất cát. ðất ẩm, các loại ñất thịt, thịt pha có

chế ñộ nhiệt ôn hoà, ít dao ñộng hơn so với các loại ñất trên. Do vậy làm ẩm ñất bằng cách

Bảng 3.2. Nhiệt dung thể tích của một số loại ñất có ñộ ẩm khác nhau

(ðơn vị: Cal/cm3

/ñộ)

Loại ñất ðộ ẩm ñất (%)

0 20 50 80 100

ðất cát 0,35 0,40 0,48 0,58 0,63

ðất sét 0,26 0,36 0,53 0,72 0,90

ðất nhiều mùn 0,15 0,30 0,52 0,75 0,90

ðất than bùn 0,20 0,32 0,56 0,79 0,94

tưới nước có thể ñiều tiết ñược chế ñộ nhiệt thích hợp cho cây trồng, giữ ñược nhiệt trong

mùa ñông và làm giảm nhiệt ñộ trong mùa hè.

b) Hệ số dẫn nhiệt (ñộ dẫn nhiệt) của ñất

Hệ số dẫn nhiệt là ñại lượng vật lý biểu thị khả năng truyền nhiệt của các loại ñất. Là

lượng nhiệt ñi qua một ñơn vị diện tích 1 cm2

, có ñộ dày là 1cm, trong thời gian 1 giây khi

nhiệt ñộ chênh lệch giữa 2 lớp ñất là 1oC.

Ký hiệu của hệ số ñẫn nhiệt: λ; ñơn vị tính là calo/cm2

/cm/giây/ñộ.

Hệ số dẫn nhiệt của các loại ñất rất khác nhau và phụ thuộc vào hệ số dẫn nhiệt của các

chất cấu tạo nên ñất, ñộ xốp, ñộ ẩm của ñất

Bảng 3.3. Hệ số dẫn nhiệt của một số vật chất cấu tạo ñất

(ðơn vị: Calo/cm2

/cm/giây/ñộ)

Các chất λ Các chất λ

1. Bột phenspat 0,00580 5. ðá vôi 0,00190

2. Cát khô 0,00026 6. Cát ẩm (20%) 0,00252

3. Hạt sét 0,00440 7. Thạch cao 0,00220

4. Nước 0,00130 8. Không khí 0,00005

Hệ số dẫn nhiệt của cát rất thấp, do vậy ñất cát hoặc ñất pha nhiều cát cũng có hệ số dẫn

nhiệt nhỏ. Vì thế, sự truyền nhiệt xuống các lớp ñất sâu chậm, lớp ñất mặt nóng lên nhanh

hơn so với các lớp phía dưới vào ban ngày nhưng lạnh ñi rất nhanh vào ban ñêm. Ngược lại

ñất sét hoặc ñất sét pha có hệ số dẫn nhiệt lớn, khả năng truyền nhiệt nhanh giữa các lớp ñất

nên nóng lên và lạnh ñi chậm, chế ñộ nhiệt ít biến ñộng hơn.

Nước có hệ số dẫn nhiệt lớn hơn không khí, do vậy sự có mặt nhiều hay ít của nước và

không khí sẽ ảnh hưởng ñến tính dẫn nhiệt của ñất. Khi ñộ ẩm của ñất tăng lên sẽ làm tăng hệ

số dẫn nhiệt, nhờ vậy mà nhiệt ñộ mặt ñất cao vào ban ngày ñược truyền nhanh xuống các lớp

ñất sâu hơn, ít bị ñốt nóng hơn so với ñất thiếu ẩm. Vào ban ñêm lớp ñất mặt bức xạ bị mất

nhiệt thì ñồng thời sẽ ñược bổ sung bằng lượng nhiệt truyền từ dưới sâu lên. Ở ñất khô thiếu