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 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.)
A hőkapacitás a fajhő és sűrűség szorzata. A talaj esetében nem a talajsűrűségével () kell számolni, hanem a talaj térfogattömegével (m).
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:
Napsugárzás, veszteség a légkörben, visszaverődés a talajról (albedó), talaj melegítésére
Jégből víz, halmazállapot változás 330 kJ/kg
Párolgási hő, 2,4 MJ/kg
A talaj felmelegítésére fordított hőmennyiség
A talaj lehűlése:
hősugárzás, a hőmérséklet 4. hatványával arányos
hőátadás, talaj-levegő találkozásánál
hővezetés
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)