水热平衡

水热平衡的基本研究内容可分为：水分和热量各要素之间的关系；利用水热关系资料揭示地理综合体内的物理过程。

关于水分和热量各要素之间关系的研究，可以举出水热平衡联系方程加以说明。水热平衡联系方程由地表水量平衡方程式和热量平衡方程式导出。地表水量平衡方程式为：降水(r)=蒸发（E） 径流(R) 水分储量变化(△S)；热量平衡方程式为：净辐射(Q)=湍流热通量(P) 蒸发耗热量(LE) 　土壤热交换量 (A)。在这两个方程式中都有蒸发项，因此它们是有联系的。

当土壤很干燥时,全部降水最终消耗在蒸发上,径流系数R/r（径流与降水之比值）接近于零，蒸发系数E/r（蒸发与降水之比值）接近于1。土壤的平均干旱程度随着净辐射的增加和降水量的减少而增强，则有：当Q/Lr（辐射干燥指数，式中L为蒸发潜热）→∞时,R/r→0或E/r→1。随着Q/Lr比值的减小，E/r将要减小,即有一定量的径流要产生。而当降水量足够大和净辐射足够小时，土壤上层将达到稳定的过湿状况，此时主要的热量消耗将是蒸发，即Q/Lr→0时，LE→Q。这些就是水分、热量各要素相互之间关系的一般情况。

最早出现的水热平衡联系方程，是施瑞伯方程：和奥里捷柯普方程：,式中e为自然对数的底;th为双曲线正切函数;E为该条件下的最大可能蒸发量（决定于该地充分湿润条件下的净辐射Q,E=Q/L）。将E=Q/L代入奥里捷柯普和施瑞伯方程,并对它们进行几何平均,则有,和三个函数式,这三个函数式确定了年平均蒸发量、降水量、净辐射之间的水热平衡依赖关系。如果从水量平衡方程出发，考虑多年平均状况时水分储量变化为零，还可得到和两个表示径流、径流系数和降水量、净辐射的水热平衡依赖关系。

苏联学者М.И.布德科和 А.А.格里戈里耶夫通过全球陆地地理带和地带周期律的分析，研究了地理综合体内的物理过程。他们引入辐射干燥指数，定义为年辐射和以热量单位表示的降水量之比，发现辐射干燥指数等值线和地带界线的方向相当吻合，证明这个指数对有水分参加的各种自然过程的综合体的发展有着决定性意义，特别是对土壤的湿润性质和状况有着明显影响，而湿润情况对地理环境中所发生的生物过程和许多非生物过程的性质和强度又有直接的关系。他们同时引入净辐射到区域研究,发现净辐射在地理带区分中具有重要意义,证明净辐射是大多数自然过程能量的基本来源。他们把净辐射和辐射干燥指数结合起来，在垂直方向上由低至高对净辐射分级排列，而在水平方向上把辐射干燥指数由小至大加以排列，得到了全球陆地的地理带和地带的周期系统。

水热平衡过程的研究对促进地理学的发展具有重要意义。事实上，地理环境各蛤成分之间的热量交换和水分交换，是地理环境各成分之间物质能量交换的基础。这种过程使地理环境变为一个统一的、不可分割的、同时具有地域差异的整体。中国地理学家黄秉维指出，“热量平衡、水分平衡及其在地理环境中的作用的理论就是自然地理学最重要的基本理论”。

地理学水热平衡方向的发展和深入，有赖于实际资料的积累，而直至目前，地表面热量平衡和水分平衡的数据仍相当贫乏。随着现代技术（包括野外测试技术）、遥感技术和计算机技术的发展，通过地理学和邻近学科（如水文学、气候学、土壤学等）的努力，地理学的水热平衡研究将会进入一个空前活跃的阶段。

水热平衡研究的基本思想是，在地表水分平衡和热量平衡各分量研究成果的基础上，建立水分和热量各组成要素之间的依赖关系，找出水热相互关系对地理环境形成演变和发展的影响，把自然地理学的研究引向深入。

如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同)，则它们彼此也必定处于热平衡。

热平衡定律是热力学中的一个基本实验定律，其重要意义在于它是科学定义温度概念的基础，是用温度计测量温度的依据。在热力学中，温度、内能、熵是三个基本的状态函数，内能是由热力学第一定律确定的；熵是由热力学第二定律确定的；而温度是由热平衡定律确定的。所以热平衡定律如第一、第二定律一样也是热力学中的基本实验定律，其重要性不亚于热力学第一、第二定律，但由于人们是在充分认识了热力学第一、第二定律之后才看出此定律的重要性，故英国著名物理学家R.H.否勒称它为热力学第零定律。

Q放=Q吸。

先找出系统吸收热量有哪些途径，再定量分析；然后找出系统放出热量有哪些途径，定量分析；最后利用系统热平衡Q放=Q吸的公式求解系统通过某一途径吸收或放出的热量。

热平衡计算通常在传热传质、制冷供暖、锅炉计算等需要热工分析的领域都有广泛使用。

热平衡状态是一个理想化的概念，是在一定条件下对实际情况的抽象和近似。对热平衡状态的研究具有重要的理论和实践意义，已经成为热力学的基本内容。

两物体热平衡，或两个热力学系统热平衡，简单来说意义为：

1、热平衡 ≡ 温度相等。

2、热平衡只是宏观的平衡概念，△Q = 0；但是，微观上仍然有热交流。

3、热平衡是状态量，不涉及过程的建立，也不排除微观过程的正在进行。2100433B