Вестник Кольского научного центра РАН № 4, 2019 г.

И. Л. Калюжный, С. А. Лавров 20 http://www.naukaprint.ru/zhurnaly/vestnik/ Объемная теплоемкость деятельного слоя в талом и мерзлом состоянии. Объемная теплоемкость равна количеству тепла, которое необходимо для изменения температуры 1 м 3 торфа на 1  С. В работах [12, 14] показано, что теплоемкость всех грунтов — величина аддитивная, т. е. равна сумме теплоемкостей составляющих компонентов. Ее предложено выражать через удельные теплоемкости компонентов среды, теплота фазовых превращений при этом не учитывается. Из этого следует, что объемная теплоемкость деятельного слоя и торфяной залежи при положительной температуре рассчитывается как сумма объемных теплоемкостей сухого вещества торфа и воды. В качестве примера в табл. 3 приведена зависимость объемной теплоемкости от влажности верхнего и нижнего горизонта деятельного слоя осушенного мезоолиготрофного болота с 26-летним периодом освоения. Анализ табл. 3 показывает, что объемная теплоемкость возрастает от 126–180 до 3704–3723 кДж/(м 3  К) при изменении влажности слоев от 0,0 до 85,4–84,6 %. Таблица 3 Table 3 Зависимость объемной теплоемкости от влажности торфа на верхней и нижней границах деятельного слоя осушенного мезоолиготрофного болота в районе г. Мурманска Dependence of the volume heat capacity on the peat moisture in the upper and lower boundaries of the active layer of a dried mesooligotrophic bog near the city of Murmansk Влажность слоя, % объема Layer moisture, % of volume Объемная теплоемкость, с  кДж/(м 3  К) Volumetric heat capacity с ρ , kJ/(m 3  K) Влажность слоя, % объема Layer moisture, % of volume Объемная теплоемкость, с  кДж/(м 3  К) Volumetric heat capacity с ρ , kJ/(m 3  K) Слой 0–10 см. Плотность сухого вещества 197 кг/м 3 Layer 0–10, cm. Density of dry matter is 197 kg/m 3 84,6 3723 33,3 1575 73,0 3239 23,5 997 65,6 2929 13,1 729 54,0 2443 0,0 180 43,5 2003 Слой 50–60 см. Плотность сухого вещества 114 кг/м 3 Layer 50–60, cm. Density of dry matter is 114 kg/m 3 84,6 3723 33,3 1575 73,0 3239 23,5 997 65,6 2929 13,1 729 54,0 2443 0,0 180 43,5 2003 Объемная теплоемкость мерзлого слоя при стабилизации фазовых превращений представляет собой сумму удельных теплоемкостей сухого вещества торфа, льда и незамерзшей воды. На рис. 1 приведен график зависимости изменения объемной теплоемкости от температуры и влажности ( W ) деятельного слоя. В диапазоне температур от 0 до –5  С теплоемкость значительно снижается, и далее ее уменьшение относительно стабилизируется по мере понижения температуры до –10…–15  С. Согласно рис. 1, теплоемкость также уменьшается при понижении влажности торфа. При высокой влажности торфа (55–80 %) значительная часть воды находится в свободном состоянии. Замерзает эта вода при температуре 0  С, теплоемкость при этом изменяется скачком. При показателях влажности порядка 15–20 % вся вода находится в связанном состоянии, а тепловые характеристики в области фазовых превращений изменяются очень плавно. Но на величину теплоемкости при промерзании или оттаивании почвы воздействует тепловой эффект фазового превращения воды. Тогда, согласно работе Н. С. Иванова [9], объемную эффективную теплоемкость промерзающей залежи можно рассчитать по формуле