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海と陸の温度
海陸風について勉強しているんですが、途中に出てくる海と陸の温度変化の説明でいきづまっております。 海水は陸地より比熱が大きい。しかし、単位体積に対する土の熱容量は水の熱容量よりも約４０％大きく、さらに土の熱伝導率が非常に小さいので、水と土の表面温度の変化はほぼ同じくらいの範囲になる。 どうして同じ範囲になるんでしょうか。熱容量や伝導率との関連が、よくわからないんです。 また、夜間には海上の空気のほうが高温になるそうですが、それはどうしてなんでしょうか。
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【比熱】 物質一グラムの温度を摂氏一度上げるのに要する熱量。特に気体では体積を一定にしたとき、または圧力を一定にしたときの比熱をそれぞれ定容比熱・定圧比熱という。 【熱容量】 ある物体の温度を摂氏一度上昇させるのに要する熱量。均質な物体では比熱と質量との積に等しい。 ～ 国語大辞典（新装版）小学館 1988 より ～ ですから， 比熱（物質一グラムの温度を摂氏一度上げるのに要する熱量）は水の方が大きい。 でも熱容量(比熱と質量との積)は同じ体積当たりでは，土の方が重いため，土の方が大きい。 結果として，水と土の表面温度の変化はほぼ同じくらいの範囲になる。 ということです。 同じくらいの範囲になることはなるのですが， 実際は微妙に水の方が熱しにくく冷めにくいので， 夜の水温はなかなか下がらず，夜間には海上の空気のほうが地上の空気より高温になるのです。
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- tekkii
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失礼ですが「水と土の表面温度の変化はほぼ同じくらいの範囲になる」を疑っています．昼夜の温度差は，海面では通常１度以内ですが，陸上では，私の記憶が正しければ20度を超えます（条件によりますが）． そうなる理由です．陸地では，太陽の熱は地表面で吸収され，その熱が地下に伝わりにくいため，昼間は地表面付近のみ（厚さ30cm程度）が暖まります．海では，表層10m程度の層が太陽の熱を吸収するため，そこの海水が暖められます（かき混ぜられる効果もあります）．つまり，陸地では比較的少量の物を暖めるので，熱量は同じでも温度の上昇が大きくなります．熱容量の差もありますが，この温まる範囲の違いのほうが大きく効いています． 夜間に海上の空気のほうが高温になる理由は，海上のほうが地表面温度が高いからです．この差は，晴天の日によくみられます．
お礼
う～ん、微妙ですね・・・ 陸地は暖まりにくいが広がりにくい。 海水は温まりやすいが広まりやすい。 この２つがうまく相殺しあう感じなんでしょうかね。 とりあえずそんな感じで、ここのところは納得して読み進めることにします。 みなさんありがとうございました。
すみません， ＃２計算間違い 土の熱容量＝2.7ｇ×0.2＝5.4 →土の熱容量＝2.7ｇ×0.2＝0.54 です。
お礼
わかりました。ありがとうございます。
> う～ん、むずかしい。 そう言われるとたしかに，う～ん，むずかしい。 土と言っても一概には言えませんが 土の比熱は水の1/5程度？らしいです。 一般的な土の密度は 2.6-2.8g/cm^3 この数値を元に計算すると １cm^3あたりの水の熱容量＝１ｇ×１＝１ 土の熱容量＝2.7ｇ×0.2＝5.4 このデータはあまり信用しないでください。 また，それにどこを見ても 土の方が熱容量は小さいと出ています。 参考URLなどなど。 ---引用部分------------------------- 単位体積に対する土の熱容量は水の熱容量よりも約４０％大きく、 ----------------------------------- この部分が間違っているのではないでしょうか。 単位体積に対する土の質量は水の質量より大きいので，熱容量は水よりさほど低くならず， というくらいが正解だと思うのですが。
お礼
確かに、そんな感じがしますね。 僕が質問文に書いたことと、sassakunさんが示したリンク先は、まるで言ってることが逆ですしね。 ＞単位体積に対する土の質量は水の質量より大きいの＞で，熱容量は水よりさほど低くならず， ＞というくらいが正解だと思うのですが。 これならば納得がいきます。
補足
う～ん、むずかしい。 ＞熱容量(比熱と質量との積)は同じ体積当たりでは，土の方が重いため，土の方が大きい。 そうすると、土の方が熱しにくく冷めにくいってことになりませんか？ そうしたら、土の方が温度変化の幅がせまくなるように思うんですが・・・