Ugrás a tartalomhoz

Kutatói pályára felkészítő akadémiai ismeretkörön alapuló tananyagfejlesztés – Környezet- és természetvédelem ismeretkörben

Dr. Huzsvai László (2008)

Debreceni Egyetem a TÁMOP 4.1.2 pályázat keretein belül

A talaj hőforgalma

A talaj hőforgalma

A talaj hőforgalmának ismerete elengedhetetlen, mivel a talaj hőmérsékletétől függ a - vetőmagvak csírázása - kalászosok bokrosodása - növények ásványi táplálkozása - gyökerek növekedése és légzése - talajmikrobák élete - növényi maradványok bomlási folyamata - szerkezet képződés - a víz mozgása a talajban (folyékony és pára alakjában) - a talaj mállási folyamata - stb.

Tavasszal a hő korlátozó tényező Magyarországon, a kora tavaszi vetésű növények ill. késői nagy hőigényű növények, pl. kukorica kelésének problematikája.(Cold-teszt kukoricánál)

  • a talaj hőforrása a Nap, a Föld belső hője, mikroorganizmusok, csapadék hőmérséklete

  • a talaj hőmérsékletének évi és napi ingadozása van, ami homokon nagyobb, mint vályogon. A felmelegedés és lehűlés a talajfelszínéről indul ki, maximumát 14 óra körül, minimumát napfelkelte előtt éri el.

A talaj felmelegedésénél használatos fizikai fogalmak (fajhő, sűrűség, hőkapacitás, hővezetés, hőmérsékletvezetés, stb.)

26. táblázat. Néhány a talajban megtalálható anyag hőtani paramétere

A hőkapacitás a fajhő és sűrűség szorzata. A talaj esetében nem a talajsűrűségével () kell számolni, hanem a talaj térfogattömegével (m).

21. ábra. A talaj hőkapacitása a nedvességtartalom függvényében

A talaj nedvességtartalmának növekedésével lineárisan, egyenes arányban nő a talaj hőkapacitása.

A hőközlés módjai a talaj-atmoszféra rendszerben:

1. A Nap energiája, közvetítő közeg nélkül, hősugárzás útján kerül a Földre (MJ m-2d-1). A nettósugárzási energia:

2. Hőátadás (folyadék vagy gáz és az őt körülvevő szilárd közeg között játszódik le, pl. meleg levegő és talajfelszín) J/cm2C (függ a két test hőmérsékletének különbségétől és az érintkező felületek anyagi minőségétől).

Ha egységnyi felületen és időn keresztül átáramló energiára vagyunk kíváncsiak, vezessük be a hőáram sűrűség fogalmát Jq.

A fagyott talaj felmelegedése:

  1. Napsugárzás, veszteség a légkörben, visszaverődés a talajról (albedó), talaj melegítésére

  2. Jégből víz, halmazállapot változás 330 kJ/kg

  3. Párolgási hő, 2,4 MJ/kg

  4. A talaj felmelegítésére fordított hőmennyiség

A talaj lehűlése:

  1. hősugárzás, a hőmérséklet 4. hatványával arányos

  2. hőátadás, talaj-levegő találkozásánál

  3. hővezetés

  4. párolgás (párolgás minden halmazállapotnál van, szilárd esetében szublimációnak nevezzük), talajszelvényben a vízgőz mozgása

A talaj megfagyása:

1. a kötött víz fagyáspontja csökken, mert a ráható adszorpciós energiák csökkentik a nyomását, (szívóerőt fejtenek ki a vízre)