Faz değişimine bağlı olarak ısı iletkenliği denkleminin incelenmesi ve toprak neminin ısısal yayınıma etkisi

Abstract

Isı iletkenlik denkleminin farklı toprak katmanlarına uygulanmasında, toprak sıcaklığındaki fazdeğişiminin dikkate alınması gerekir. Bu çalışmada, farklı toprak katmanları için ısı iletkenlikdenkleminin çözümünde faz değişimi dikkate alınarak, çözümün günlük toprak sıcaklık değişiminintahmininde uygulanabilirliği gösterilmiştir. Toprağın 10, 20 ve 50 cm derinliklerinde, ısı iletkenlikdenkleminin çözümü ile hesaplanan ve ölçülen sıcaklık değerleri arasındaki hata kareler ortalamasınınkarekökü, mutlak hata, maksimum nispi hata, ortalama yanılgı hatası, uygunluk indeksi ve modelinetkinliği hesaplanmıştır. İstatistiksel değerlendirmeler, ısı iletkenlik denkleminin faz değişimini içerensınır koşulundaki çözümünün, toprak derinliği boyunca günlük sıcaklık değişiminin tahminindekullanılabilirliğini göstermektedir. Toprağın ısısal yayınım katsayısı artan toprak nemine bağlı olarakazalan artış göstermekte, ısısal yayınım ve nem arasındaki ilişkinin ise parabolik fonksiyonla ifadesimümkün gözükmektedir.

Phase change in soil temperature should be taken into account in application of heat conductivityequation to different soil layers. In this study, applicability of the solution in daily soil temperaturechange was provided with consideration of phase change in the heat conductivity equation. Root meansquare error, absolute error, maximum relative error, mean bias error, and conformity index betweenmeasured and estimated temperature values of the solution of heat conductivity equation, and efficiencyof the model were calculated at 10, 20 and 50 cm depths of soil. Results of statistical evaluationsshowed that solution of heat conductivity equation within the given boundary condition, includingphase change, can be used for the prediction of daily temperature change along with soil depth. Soilheat diffusivity showed declining increase with increasing in soil moisture content, and the relationshipbetween heat diffusivity and moisture can be expressed by the parabolic function.