Теплоемкость. 
Теория тепломассопереноса в нефтегазовых и строительных технологиях

Объемная теплоемкость грунтов в талом и промерзшем состоянии (при температуре -10—15 °С) является аддитивными величиной и суммой произведений теплоемкостей, составляющих грунт частей на их массу.

Удельная теплоемкость талой породы определяется выражением.

где смин — удельная теплоемкость органо-минерального скелета породы кДж/(кг-К); Wc— суммарная влажность %; с в — удельная теплоемкость воды кДж/(кг К). Удельная теплоемкость льда сл примерно в два раза меньше удельной теплоемкости воды св. Поэтому удельная теплоемкость мерзлой породы меньше удельной теплоемкости талой [11]:

Первые два члена правой части формулы 4.5 представляют собой удельную теплоемкость талой породы, а третий — величину уменьшения ее теплоемкости вследствие замерзания части воды. При снижении температуры промерзающего грунта тепло выделяется не только за счет охлаждения его компонентов (минеральный скелет, незамерзшая вода, лед), но и за счет фазовых переходов вода —> лед. В количественном отношении выделение тепла при кристаллизации поровой влаги условно отождествляется с выделением тепла от охлаждения компонентов породы (рис. 4.4). Поэтому теплоту фазовых переходов часто учитывают введением эффективной объемной теплоемкости пород.

где Ьф — теплота кристаллизации воды (Ьф = 334 кДж/кг); dW_H(t)

Уск м —J— — изменение количества незамерзшеи воды при изменении температуры пород на dt.

Рис. 4.4. Изменение эффективной теплоемкости с изменением температуры для илистой глины и супеси [ 18].

Эффективная теплоемкость мерзлых песков, в которых при отрицательной температуре вся влага находится в замерзшем состоянии, не отличается от их аддитивной теплоемкости. Эффективная теплоемкость супесей, суглинков и особенно глин может во много раз превосходить аддитивную теплоемкость в области температур, близких к температуре замерзания, и практически мало отличается от нее при температурах ниже -8—10°С.