Геотермия

[Евгений Машеров]

Если в глубинных слоях выделяется тепло (а оно всегда выделяется за счёт радиоактивного распада, даже при очень малой концентрации радиоактивных изотопов), то, значит, либо оно продолжает повышать температуру, либо отводится. Если температура не растёт со временем неограничено, значит, тепло отводится. Если оно отводится, то только в верхние слои. Если оно отводится в верхние слои, значит, температура нижних выше.
Для существования температурного градиента достаточно сколь угодно малого тепловыделения на глубине.

[anik]

schoolboy в сообщении #605580 писал(а):

А по наблюдениям радиус Земли не уменьшается. То есть ваш поршень стоит на месте, поэтому давление никакого значения для прироста внутренней энергии не имеет.

А "прироста внутренней энергии" никакого и нет. Если бы был прирост, то увеличивалась бы температура внутри Земли. Вы прочитайте внимательно мой предыдущий пост. Потери тепла внутри Земли (которые весьма незначительны) сопровождаются сжатием Земли (которое тоже весьма незначительно), таким образом поддерживается температурный баланс. Я для чего приводил пример с адиабатическим сжатием газа в цилиндре тяжёлым поршнем?

schoolboy в сообщении #605580 писал(а):

И вообще, проблема не в том, что Земля внутри горячее, это банально, - при остывании картофелина всегда будет внутри горячее.

Да, но картофелину нужно сначала чем-то нагреть, чтобы она потом остывала. Значит, сначала был радиактивный распад, который разогрел Землю, а теперь радиактивного распада нет, и Земля остывает как картофелина?

schoolboy в сообщении #605580 писал(а):

Важно, что сохраняется именно очень сильный градиент, благодаря которому не только магма и часть ядра в жидком состоянии...

Нет не так. Должно быть так: благодаря тому, что "часть ядра в жидком состоянии", т.е. имеет высокую температуру, "сохраняется именно очень сильный градиент".
Неравномерность температур создаёт градиент, а не наоборот.
А конвекция магмы - это один из механизмов теплопередачи.

-- Пн авг 13, 2012 15:24:12 --

Евгений Машеров в сообщении #605593 писал(а):

Для существования температурного градиента достаточно сколь угодно малого тепловыделения на глубине.

Заметьте, что давление с глубиной возрастает, поэтому возрастают температуры с увеличением глубины.
Я не понимаю, почему всеми игнорируется термодинамическая связь давления от температуры, в условиях теплоизолированности рассматриваемой среды.
Например, если мы хотим перевести газ в жидкое состояние, мы должны его сжать и охладить, и так, возможно, несколько раз. Если мы будем адиабатически сжимать газ, то газ перейдёт в критическое состояние, и потеряется граница между жидкой и газообразной фазой. Температура такого "газа" будет зависеть от давления. Внутри Земли происходит аналогичное явление.

[Евгений Машеров]

То-то на дне Марианской впадины (1100 ата) всё кипит... Или не кипит?

[Shtorm]

Евгений Машеров, не-а не кипит!

Вот видеоролик со съёмками дна:

http://www.youtube.com/watch?v=n77uzfX4Oz0

[ewert]

anik в сообщении #605600 писал(а):

Заметьте, что давление с глубиной возрастает, поэтому возрастают температуры с увеличением глубины.

Наоборот.

[anik]

Ничего там не кипит.
При атмосферном давлении вода при 4 градусах Цельсия имеет наибольшую плотность. При 1100 ата, возможно, наибольшая плотность будет при более низкой температуре. На дне Марианской впадины температура воды ниже +4, но выше нуля. Дело в том, что вода жидкая, и процессы конвекции в воде более выражены, чем в твёрдой скальной породе. Если где-то вода и нагреется, в силу каких-то причин, то она всплывет на поверхность как менее плотная.
С другой стороны, вода, как и скальная порода, не так сжимаема как газ. Увеличение внутренней энергии сжимаемого материала связано с его деформацией сжатия, и работой, которая при этом совершается, как правильно заметил schoolboy.
Температура земных пород увеличивается с глубиной от 1 до 3 градусов на каждые 100м глубины скважины (в зависимости от региона). Глубина Кольской сверхглубокой 12262м. Температура на дне - 220 градусрв по Цельсию, Что приблизительно даёт 1,79 градусов на 100 м глубины.
Был замечен такой факт: при подъёме керна с глубины, керн рассыпался в порошок, за счёт выделения газов, внедрённых в породу. Керн приходилось поднимать очень медленно (чтобы сохранить), тогда газ успевал диффундировать из образца, не приводя к его разрушению.
Заметим, что та работа, которая совершалась при сжатии газа на данной глубине, высвобождалась, приводя к разрушению керна. Как видим, с глубиной сжимается не только порода, но и газы. Но, при сжатии газов совершается бОльшая работа, чем при сжатии пород. Эта работа тоже приводит к увеличению внутренней энергии и температуры.

-- Пн авг 13, 2012 19:45:38 --

ewert в сообщении #605674 писал(а):

anik в сообщении #605600 писал(а):

Заметьте, что давление с глубиной возрастает, поэтому возрастают температуры с увеличением глубины.

Наоборот.

Нет, не наоборот!

[ewert]

anik в сообщении #605694 писал(а):

Нет, не наоборот!

Хорошо, уточним. Во-первых, поэтому ничего, а во-вторых -- наоборот. В-третьих, можно ещё добавить, что там, внизу, конвекции так особо и нет.

[anik]

ewert в сообщении #605715 писал(а):

Хорошо, уточним. Во-первых, поэтому ничего, а во-вторых -- наоборот. В-третьих, можно ещё добавить, что там, внизу, конвекции так особо и нет.

Это Вы сейчас на каком языке разговаривали? Переведите, пожалуйста, на русский.

[Евгений Машеров]

Вам пытаются в предельно мягкой и тактичной, боясь обидеть, форме, что само по себе значение давление никак не определяет температуру.

[anik]

(Оффтоп)

Не нужно "предельно мягкой и тактичной формы". Меня на этом форуме не один раз унижали и обижали, так что я не шибко верю.
Нужно аргументировано возражать, если не согласны, а не писать невнятные сообщения

Евгений Машеров в сообщении #605759 писал(а):

...само по себе значение давление никак не определяет температуру.

Хорошо, снова рассмотрим цилиндр с тяжелым поршнем. Пусть вначале в цилиндре воздух имеет атмосферное давление и температуру 20 градусов по Цельсию, как и снаружи цилиндра. Теперь опустим тяжёлый поршень. Цилиндр термоизолирован, процесс сжатия адиабатический. Теперь вопросы.
1. Давление в цилиндре будет определяться весом поршня (когда сила веса поршня уравновесится силами давления и поршень остановится)?
2. Тепература воздуха внутри цилиндра возрастёт?
3. Если на поршень положить дополнительный груз температура воздуха внутри цилиндра возрастёт?
4. Зависит ли температура воздуха в цилиндре от давления?
Ответьте пожалуйста на все вопросы.

[мат-ламер]

А нельзя ли, зная температурный градиент и коэф. теплопроводности , найти какая тепловая мощность уходит из Земли в космос? Учитывая большую поверхность Земли, должна получмтся значительная цифра. Принимая коэффициент теплопроводности за единицу (вт/м*гр) (в системе СИ) (взято из головы, а где точную цифру взять?), получается что с каждого кв. метра за секунду уходит 0.02 ватта. Площадь Земли 510 млн. кв. км. Получается, что за секунду Земля излучает (больше чем получает) $10^{13}$ ватт. Что-то много получается.

-- Пн авг 13, 2012 21:12:21 --

anik
На Ваши вопросы я бы ответил положительно, но Вы пишите про воздух. А вода и гранит практически не сжимаются. А то, что может сжаться, уже давно сжалось. Правда я видел статью, в которой автор предполагает, что Земля немного сжимается со временем и это объясняет, что тектонические плиты налазят друг на друга. Но доказательств нет.

[anik]

А нельзя ли оценить какая мощность приходит на Землю с излучением Солнца? И так ли уж Земля больше излучает, чем получает?

[Munin]

мат-ламер в сообщении #605783 писал(а):

Что-то много получается.

Возвращаемся к началу. Цифры с большими порядками впечатляют, если их не знать, с чем сравнить.

[Евгений Машеров]

При сжатии совершается работа против силы давления. Но само по себе значение давления ни о чём не говорит. Изменение объёма на давление даёт работу. Но если для газа работа эта уходит на изменение энергии молекул, то есть на повышение температуры, то для жидкости и твёрдого тела работа может быть против силы упругости, так что температура не вырастет. Собственно, на это намекалось вопросом, действительно ли при 1100 ата на дне Марианской Впадины вода кипит. Или же не кипит?

[schoolboy]

anik в сообщении #605780 писал(а):

Теперь вопросы.
1. Давление в цилиндре будет определяться весом поршня (когда сила веса поршня уравновесится силами давления и поршень остановится)?
2. Тепература воздуха внутри цилиндра возрастёт?
3. Если на поршень положить дополнительный груз температура воздуха внутри цилиндра возрастёт?
4. Зависит ли температура воздуха в цилиндре от давления?
Ответьте пожалуйста на все вопросы.

Конечно же, на все вопросы ответ такой, какой Вы хотите: да. Только вот к современной Земле воздух в цилиндре не имеет отношения, потому что он сжался, - его объем уменьшился, а Земля не сжимается – ее объем не изменяется, радиус не уменьшается.

Вот и получается, что в момент образования Земли в некотором отношении она была похожа на цилиндр с поршнем, вещество сжималось, и она нагревалась, сейчас же давление есть, но она не сжимается. Говоря попросту, не надо путать силу (давление это сила, приведенная к площади), температуру не увеличивающую, и работу, которая действительно дает увеличение внутренней энергии, а значит и температуры.