О НЕКОТОРЫХ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКАХПОЧВЕННОЙ МАССЫ

Для полного выяснения энергетики почвообразования важен еще один аспект — знание термодинамических свойств почвенной массы. Это направление в исследовании почв до настоящего времени являлось разделом физики почв. И ряд почвенных свойств в этой области давно уже был предметом углубленного исследования. Здесь можем назвать тепловые свойства почв, термодинамику почвенной влаги и некоторые другие. Однако приходится сказать, что полученные исследовательские материалы в основной части не были привлечены для разъяснения энергетических процессов конкретных почв. Более успешно обстояло дело лишь в отношении температурного режима почв, по которому, в частности, климатологами собран огромный материал наблюдений, но генетически осмыслен он только лишь в некоторой части.
В данном разделе необходимо дать представление об основных направлениях исследования термодинамических свойств почв, поскольку они обязательно должны быть использованы в дальнейших углубленных работах по энергетике почвообразования.
Из тепловых свойств почв изучались их теплоемкость и теплопроводность. Тепловые характеристики почв — коэффициент теплопроводности и коэффициент ее температуропроводности, объемная теплоемкость, коэффициент теплоусвояемости почвы (Вершинин и др., 1959; Дмитриев, 1958).
Температурный режим почв был предметом как общего рассмотрения с выяснением его основных условий и факторов, главных сезонных различий, вопросов регулирования, так и в региональном плане с описанием зонально-провинциальных особенностей температурного режима почв СССР (Шульгин, 1967; Димо, Роде, 1968).
Водный режим дочв — один из решающих факторов жизни биогеоценозов. Но в данном случае не это должно быть предметом нашего внимания, а термодинамика почвенного водного режима, как участвующая в формировании их энергетического баланса. По этим вопросам в обобщенном виде имеются лишь работы, посвященные рассмотрению теоретических вопросов термодинамики почвенной влаги («Термодинамика почвенной влаги», 1966). В них рассмотрено приложение основных законов термодинамики к рассмотрению процессов почвы — термодинамические зависимости свойств почвенной влаги, термодинамика набухания почв, передвижение воды под действием градиента температур, термодинамические свойства воды, сорбированной глинами, и др.
Для химической оценки энергетического состояния воды в почвах в настоящее время применяют метод термодинамических потенциалов, который наиболее удобен для исследования энергетических проблем почвенной влаги, парциальный изобаро-изотермический потенциал, или парциальная свободная энергия Гиббса. Но, как отметил А. Д. Воронин (1970), в силу недостаточной изученности характера функциональной зависимости между энергетическим состоянием воды в почвах и ее содержанием в них полностью воспользоваться математическим аппаратом метода термодинамического потенциала пока что не представляется возможным. Поэтому соответствующие зависимости находятся экспериментально разными методами: капиллярометрически, криоскопически, психрометрически, по гигроскопической воде, методом мембранного пресса.

Из более конкретных примеров работ по некоторым из этих вопросов укажем исследования А. П. Герайзаде (1970) по изучению связи между коэффициентом температуропроводности и тер- мовлагопроводимости ряда субтропических почв Азербайджана, но которым велись наблюдения за динамикой растительной мас

сы (Щипанова, 1970), работы Р. Г. Мамедова и Г. М. Мамедова (1970а, б) по сравнительной характеристике теплофизических свойств почв и тепловому балансу деятельной поверхности некоторых почв юго-восточной часты Большого Кавказа.
Важнейшее значение для энергетики почвообразования имеет процесс теплообмена в почве, условия и факторы развития теплового потока в почву и из нее в атмосферу и в массу надземного растительного вещества. Этот тепловой поток определяет температурный режим почв, годовой оборот тепла в них, сезонное промерзание и оттаивание. Однако из всех составляющих теплового баланса меньше всего изучен тепловой поток в литосферу (Павлов, 1965). Это объясняется недостаточной разработанностью методики определения теплообмена и отсутствием экспериментально определенных необходимых констант.
И. И. Судницин (1970) рассмотрел приложение термодинамических представлений, необходимых при истолковании процессов переноса в почве, и отметил, что в ней, как правило, одновременно протекает несколько процессов переноса (тепла, воды, химических веществ), и в этом случае весьма важно правило термодинамики необратимых процессов: поток каждой субстанции — результат взаимодействия всех термодинамических сил, действующих в системе.
В числе термодинамических характеристик надо иметь в виду и особенности поверхностной энергии твердой части почв. Давно уже теплота смачивания почв признана важным показателем поверхностной энергии почв. Известен вклад в этой области П. И. Андрианова (1937), предложившего калориметр своей конструкции для определения теплоты смачивания почв и растительных объектов и показавшего значение определения теплоты смачивания при решении ряда практических вопросов в земледелии.
И. Ш. Искендеров (1972) реконструировал калориметр типа КСБ-52 и определил теплоту смачивания ряда почв Азербайджана, и в частности экспериментально исследовал изменения теплоты смачивания почв в связи с насыщенностью их разными поглощенными катионами.
Наконец, укажем на представления В. И. Лебедева (1957) по энергетической трактовке явлений поглощения и обмена ионов в почвах, который считает, что здесь ведущую роль играет энергетика. Поведение различных катионов при поглощении их коллоидами кроме свойств последних определяется прежде всего энергией гидратации и зарядностью ионов. Чем выше энергия гидратации иона при равенстве заряда, тем при прочих равных условиях (характере коллоида, концентрации, температуре) необходима большая затрата энергии на полную или частичную его дегидратацию в случае присоединения к коллоидной частице, и потому с тем большей энергией этот ион будет удерживаться в растворе и тем меньшей энергией он будет обладать при поглощении. 

Еще по теме О НЕКОТОРЫХ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКАХПОЧВЕННОЙ МАССЫ:

1. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОСТОЯНИЯПОЧВЕННОЙ ВЛАГИ (ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ,АКТИВНОСТЬ ВОДЫ)
2. ВОДНЫЕ МАССЫ
3. ВТОРИЧНЫЕ ВОДНЫЕ МАССЫ И ЗАВИСИМЫЕ ОКЕАНИЧЕСКИЕ ПОПУЛЯЦИИ
4. ПЕРВИЧНЫЕ ВОДНЫЕ МАССЫ И НЕЗАВИСИМЫЕ ОКЕАНИЧЕСКИЕ ПОПУЛЯЦИИ
5. Введение некоторых специальных терминов
6. Некоторые крупномасштабные закономерности
7. Некоторые типы распространения
8. ПРИВИВКИ НЕКОТОРЫХ КРЕСТОЦВЕТНЫХ
9. Некоторые перспективы развития цитологии
10. Некоторые морфологические особенности ленинградской популяции
11. НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭКОСИСТЕМ СУШИ И ЖИВОТНОГО НАСЕЛЕНИЯ