Experimental Determination of Apparent Specific Heats of Frozen Soils

A property of water in porous materials is that it freezes at temperatures below 0 degrees C. There is no single freezing temperature for water in soils. As ice is formed the freezing point of the decreasing quantity of unfrozen water falls further below 0 degrees C. Latent heat of fusion is thus involved in temperature changes over a range extending to several degrees below 0 degrees C. The latent heat and specific heat together constitute an apparent specific heat. Apparent specific heats for various silt, clay and organic soils have been measured in a calorimeter. The apparent specific heats generally rise as temperatures approach 0 degrees C, and in a clay soil may be ten times as great at -1 degrees C as at -5 degrees C. The apparent specific heats for a given temperature depend on whether the soil is freezing or thawing, and on various other factors. The precise determination of heat quantities involved in temperature changes in soil in situ is difficult, mainly because of the several factors influencing the freezing of the soil moisture.Une propri\ue9t\ue9 de l'eau dans les corps poreux est qu'elle g\ue8 le \ue0 des temp\ue9ratures inf\ue9rieures \ue0 0 degr\ue9s C. Il n'y a pas de temp\ue9rature unique de cong\ue9lation de l'eau dans le sol. Au fur et \ue0 mesure que la glace se forme, le degr\ue9 de cong\ue9lation descend au dessous de 0 degr\ue9s C. Une chaleur de fusion latente est donc en cause lors des changements de temp\ue9rature couvrant plusieurs degr\ue9s au dessous de 0 degr\ue9s C. La chaleur latente et la chaleur sp\ue9cifique constituent ensemble une chaleur apparente sp\ue9cifique. Les chaleurs sp\ue9cifiques apparentes pour des limons, des argiles et des sols organiques divers ont \ue9t\ue9 mesur\ue9es dans un calorim\ue8tre. D' une mani\ue8re g\ue9n\ue9rale, la chaleur sp\ue9cifique apparente s'\ue9l\ue8 ve lorsque la temp\ue9rature s'approche de 0 degr\ue9s C, et dans le sol argileux elle peut \ueatre dix fois plus grande \ue0 -1 degr\ue9s C qu'\ue0 -5 degr\ue9s C. La chaleur sp\ue9cifique apparente pour une temp\ue9rature donn\ue9e d\ue9pend soit du gel, soit du d\ue9 gel du sol, et d'autres facteurs divers. La d\ue9termination pr\ue9cise des quantit\ue9s de chaleur en cause lors des changements de temp\ue9rature dans le sol, sur place, est difficile, surtout \ue0 cause de plusieurs facteurs qui influencent la cong\ue9lation de l'humidit\ue9 se trouvant dans le sol.Peer reviewed: NoNRC publication: Ye