Вестник Кольского научного центра РАН № 4, 2019 г.

Теплофизические свойства деятельного слоя болот Кольского полуострова ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 4/2019 (11) 21 ( c  ) эф = c  + с в  в + с л  л + L  в W нз /dТ , (3) где  ,  в ,  л ― плотность сухого вещества торфа, воды и льда соответственно; с , с в , с л ― удельная теплоемкость сухого вещества торфа, воды и льда соответственно; L ― удельная теплота плавления льда, равная 336 кДж/кг, L  в W нз /dТ ― изменение объемного содержания незамерзшей воды при изменении температуры на 1  С. Рис. 1. Зависимость объемной теплоемкости деятельного слоя осушенного мезоолиготрофного болота от температуры и влажности ( W , % объема) Fig. 1. The dependence of the volumetric heat capacity of the active layer of the dried mesooligotrophic bog on temperature and humidity ( W , % of volume) Теплопроводность деятельного слоя болот. На основании более 530 лабораторных опытов с образцами деятельного слоя залежи (в их талом и мерзлом состоянии) были получены значения теплофизических характеристик от определяющих факторов для основных типов болот Кольского полуострова. Установлено, что основным фактором, определяющим изменение коэффициента теплопроводности, является содержание влаги в форме воды или льда. Математическая обработка полученных результатов позволила выразить зависимость величины коэффициента теплопроводности от степени увлажнения слоев торфа в их талом и мерзлом состоянии в виде: λ = n е aW , (4) где λ ― коэффициент теплопроводности, Вт/(м  K); n и а ― безразмерные параметры, определяемые экспериментально; e ― основание натуральных логарифмов; W ― влажность торфа, % от объема. На рис. 2 приведена зависимость λ т = f ( W ) для сфагново-осокового микроладшафта мезоолиготрофного болота (пос. Лоухи) при положительных температурах, аппроксимируемая уравнением λ т = 0,036 e 0,029 W , (5) коэффициент корреляции которой равен 0,97. С увеличением влажности, согласно графику, возрастает и теплопроводность торфа. Постепенное увеличение влажности от нулевых значений до 55 % определяет и плавное увеличение теплопроводности. При влажности более 55–60 % происходит резкое ее увеличение. При небольшой влажности с увеличением толщины водной пленки коэффициент теплопроводности повышается незначительно до тех пор, пока отдельные пленки не сольются в сплошную, затем он растет высокими темпами по мере увеличения их толщины и ликвидации свободной от воды пористости. При влажности около 90 % коэффициент λ т приближается к величине молекулярной теплопроводности воды. 0 500 1000 1500 2000 2500 -15 -10 -5 0 Объемная теплоемкость, кДж/(м 3 ·  С) Температура,  С W=75% W=55% W=30% W=20% W=15%