土壤比热容是多少？

土壤的容积热容量指单位体积的土体温度改变1℃（升高或降低）所需要的热量，单位为kJ/）℃），是表示土体蓄热能力的参数。

土壤的容积热容量可按下式计算：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，Cu、Cf分别为融土和冻土的容积热容量；Cdu、Cdf分别为融土和冻土的比热；ρu、ρf分别为融土和冻土的天然容重（湿容重），kg/cm3。

单位质量的土体温度改变1℃（升高或降低）所需的（吸收或放出）热量称做比热，单位为kJ/（kg·℃）。

土壤是由矿物骨架、有机质溶液和气体组成的多相细碎介质，冻土与融土的主要区别在于其中含有冰。实验表明，土壤的比热具有各物质成分和质量加权平均的性质（土中气相充填物的含量及比热均很小，可忽略不计），即：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，Csu、Csf、Cw、Ci分别为融土骨架、冻土骨架、水、冰的比热。

按常规，Cw=4.182 kJ/（kg·℃），θ可进行现场测定，θu为冻土中的未冻水含量。

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，θp为塑限含水率；K为温度修正系数，以小数计；i为结冰率（冰重与总水重之比），以小数计；t为温度，℃。

不同温度下的修正系数K和结冰率i从表1-3中选取。

土壤骨架比热可用量热法测定，表1-4给出了试样温度分别为+40～+60℃和-15～25℃时测定的结果，从表1-4可见，土壤骨架比热主要取决于矿物成分和有机质含量，并与温度有关，同类土壤的测定值略有不同，主要是由于矿物质成分的差异所造成的。有机质的比热大于矿物质的比热，显然是温度差异的影响，由测定的试样温度可见，融土和冻土的平均温度差达 70℃左右，而测定值的差只有0.04～0.21 kJ/（kg·℃）所以温度影响是比较小的。为了简便起见，在一般的热工计算中，可按表1-5和表1-6取值。

表1-3 不同温度下的修正系数和结冰率值

表1-4 典型融冻土壤骨架比热

表1-5 某些矿物和岩石的平均比热

表1-6 典型土壤骨架比热取值表

液态水变成固态水，其体积要增大9%，因此总含水率相同时，冻土的天然容重要比融土小一些，为了计算简便，取同一数值（ρu=ρf=ρ）

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

所以容积热容量可直接用下式计算：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，ρd为土壤的干容重（kg/m3）。

式（1.20）揭示了土壤的容积热容量与其物理指标干容重、总含水率和未冻水含量的内在联系，融土的容积热容量随干容重和总含水率的增加呈直线增大。冻土的容积热容量随干容重的增大也呈直线增大。因土中含有未冻水，所以其与总含水率呈折线增大关系。当θ＜θu时，土中水处于未冻状态，冻土容积热容量随含水率增大呈与融土具有相同斜率的直线关系。θ＞θu时，冻土容积热容量随含水率增大的斜率变缓，干容重和总含水率相同时，融土的容积热容量比冻土要大。显然，这是由于融土骨架比热大于冻土的骨架比热及水的比热比冰的比热大一倍之故。

综上所述，土壤的比热容与土壤干容重、有机质含量、矿物成分、含水率等因素有关，通常认为土壤固相物质的组成相对稳定，空气的影响可以忽略。因此，土壤比热容主要随含水率大小而变化。土壤含水率越大，比热容量就越大，土壤增温和冷却也就愈缓慢，昼夜温差较小；反之，土壤愈干燥，比热容愈小，土壤温度变化愈大