Определение теплопроводности почв.
Цель работы. Познакомить учащихся с одним из способов определения коэффициента теплопроводности веществ, в том числе и почв.
Приборы и материалы. Прибор для измерения коэффициента теплопроводности, парообразователь, электрическая плитка, исследуемые вещества, термометр, весы с разновесами, секундомер.
Содержание и метод выполнения работы.
Коэффициент теплопроводности показывает, какое количество теплоты передается за 1 с через поверхность в единицу площади при толщине слоя вещества в единицу и при разности температур между поверхностями слоя в 1ºС. Твердая часть почвы примерно в 100 раз, а воды в 24 раза более теплопроводна, чес почвенный воздух. Из этого следует, что, изменяя соотношение между количеством воды и воздуха в почве, можно увеличить или уменьшить теплопроводность почвы. С увеличением пористости теплопроводность почвы уменьшается. При увеличении влажности почвы теплопроводность ее постепенно приближается к теплопроводности воды. В практике земледелия приходится принимать особые меры по увеличению теплопроводности осушенных болот и заболоченных земель. С этой целью в такие почвы вводят минеральные вещества, например песок, теплопроводность которого больше теплопроводности органической части осушенных болотных почв.
Порядок выполнения работы.
1. Соберите установку показанную на рисунке.
2. От паровой коробки через слой исследуемого вещества передается некоторое количество теплоты калориметру с водой, температура которой несколько ниже комнатной температуры. Количество теплоты Q, которое передается в 1 с исследуемым веществом, зависит не только от вещества, но и от ряда других величин.
|
|
|
Q= λ(t1-t2)Sτ/l , где λ- коэффициент теплопроводности, τ-время, в течение котрого происходит теплопередача, t1- температура нижней поверхности слоя исследуемого вещества, равная температуре пара, t2 – температура верхней поверхности слоя этого вещества, l –толщина слоя, S – площадь поверхности слоя.
Выражая λ- коэффициент теплопроводности из формулы и подставляя значение количества теплоты, переданное калориметру с водой, получаем:
λ = (с1m1 +c2m2)(t’2-t’1) / (t1-t2)S τ, где t’1 и t’2 – начальная и конечная температура воды и калориметра, а с1m1 и c2m2- теплоемкости воды и калориметра.
3. Измерьте массу калориметра и воды в нем.
4. Измерьте площадь исследуемого образца и его толщтну.
5. Подключите плитку и дождитесь паровыделения. После этого подключите парообразователь к установке.
6. Начните отсчет времени, пар надо пропускать до тех пор, пока температура в калориметре не поднимется на 4-5 ºС.
7. Рассчитайте теплопроводность почвы.
|
|
|
8. Замените исследуемый образец и повторите измерения.
9. Результаты занесите в таблицу.
| № п/п | C1, Дж/кг ºС | c2, Дж/кг ºС | m1,кг | m2, кг | t’1, ºС | t’2, ºС | t1, ºС | t2, ºС | S, м² | τ , с |
| 1 | ||||||||||
| 2 | ||||||||||
| 3 |
10. Сделайте вывод о теплопроводности почвы, что необходимо предпринять для создания более благоприятных условий для роста и развития растений.
Таблица «Коэффициент теплопроводности составных частей почвы»
| Составные части почвы | Коэффициент теплопроводности Дж/(м* с* град) |
| Полевой шпат Известняк Торф Вода | 2.4302 1.6760 0.8380 0.5028 |
Изучение теплоизоляционных свойств снега.
Цель работы. Изучить теплоизоляционные свойства снега, получить зависимость температуры почвы под снегом от толщины снежного покрова.
Приборы и материалы. Линейка, термометр.
Содержание и метод выполнения работы.
Для практики сельского хозяйства, выживаемости живых организмов и растений в зимний период особое значение имеет изучение и использование теплозащитных свойств снега. Коэффициент теплопроводности снега примерно в 10 раз меньше коэффициента теплопроводности почвы и в 10 раз больше коэффициента теплопроводности воздуха. Плохая теплопроводность снега объясняется тем, что кристаллы снега неплотно прилегают друг к другу, между ними оказываются промежутки, заполненные воздухом. Чем рыхлее снег, тем больше он содержит воздух. Но теплопроводность воздуха, как известно, мала. Поэтому теплопроводность рыхлого снега значительно меньше, чем плотного.
|
|
|
Количество теплоты, которое передается через слой снега, зависит, как и для любых веществ, от глубины или высоты этого слоя. Чем больше толщина снежного покрова, тем медленнее происходит процесс передачи теплоты от земли воздуху, тем медленнее изменяется температура почвы под снегом.
Для живых организмов большое значение имеет влияние снежного покрова на температуру почвы на глубине узла кущения. Значительное понижение температуры в этом слое может вызвать гибель растений и живых организмов, обитающих на этой глубине.
Наблюдения показывают, что начиная с высоты снежного покрова 25 см температура почвы на глубине 3 см не понижается более чем до -10ºС. Примерная зависимость температуры почвы под снегом от толщины снежного покрова:
|
|
|
| Толщина снежного покрова, см | Температура, ºС | Разница температур | |
| На поверхности снега | На поверхности почвы под снегом | ||
| 2 7 15 18 65 | -12 -17 -20 -22 -26 | -8 -11 -5 -4 -2 | 4 8 15 18 24 |
Порядок выполнения работы.
1. Выберите 3-4 исследуемые точки. Оградите их флажками или ленточкой.
2. Проведите измерение температуры на поверхности снега.
3. Измерьте толщину снежного покрова.
4. Проведите измерение температуры на поверхности почвы под снегом.
5. Рассчитайте разность температур.
6. Результаты занесите в таблицу.
| Толщина снежного покрова, см | Температура, ºС | Разница температур | |
| На поверхности снега | На поверхности почвы под снегом | ||
7. Проводите еженедельно измерения и результаты заносите в таблицу.
8. Сделайте вывод о теплопроводности снега и зависимости температуры почвы под снегом от толщины снежного покрова.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 969; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!