Геотермия

[мат-ламер]

anik в сообщении #605784 писал(а):

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

Чуть больше излучает. Температурный градиент доказывает. От Солнца приходит и отражается в космос энергии много больше, чем я тут вычислял. Где-то у меня была на компе книга Бялко. "Наш дом Земля". Надо будет почитать.

[Евгений Машеров]

Ну, вот для ориентировки:
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D2%E5%EF% ... 5%EC%EB%E8

[мат-ламер]

Спасибо за ссылку. Однако там написано, что радиактивный распад (видимо в сумме с другими источниками) не обеспечивает баланс тепла и Земля постепенно остывает.

[Munin]

Ну, чтобы при остывании Земля нагревалась, надо обеспечить отрицательную теплоёмкость, как у звёзд с термоядерным синтезом: при сжатии растёт температура, и растёт (в высокой степени от температуры) тепловыделение. Думаю, кроме химических и термоядерных, другие источники тепла такого эффекта дать не могут.

[мат-ламер]

Остывание внутренностей Земли ведёт, наверное, к ослаблению землятрясений и извержений вулканов. А Марс, наверное, уже остыл.

[Munin]

мат-ламер в сообщении #605819 писал(а):

Остывание внутренностей Земли ведёт, наверное, к ослаблению землятрясений и извержений вулканов.

Угу. На интервалах в сотни миллионов и миллиарды лет.

[anik]

Евгений Машеров в сообщении #605791 писал(а):

При сжатии совершается работа против силы давления. Но само по себе значение давления ни о чём не говорит.

Чтобы роль давления при адиабатическом сжатии стала более понятной, приведу два наглядных примера, демонстрирующих физический механизм рассматриваемого явления.

1. Представьте себе две параллельные ракетки между которыми движется, отражаясь от них теннисный шарик. Если удары упруги и потерь энергии нет, то частота ударов шарика о ракетку не изменяется. Чтобы ракетки не удалялись друг от друга под действием ударов шарика, их приходится удерживать, т.е. приложить к ним извне некоторое давление равное среднему давлению ударяющих шариков. Вопрос: какова же роль внешнего давления, удерживающего ракетки от удаления друг от друга? Как только, внешнее давление станет меньше внутреннего, ракетки начнут удаляться, а скорость теннисного шарика уменьшится. Уменьшится, также, частота ударов. Уменьшение скорости шарика эквивалентно уменьшению его кинетической энергии (т.е. температуры, если речь идёт о молекулах сжимаемого вещества). Так вот, постоянство внешнего давления ответственно за постоянство температуры сжимаемого вещества. При расширении вещество охлаждается.

2. Можно представить себе шарик, вращающийся на нити. Сила натяжения нити - это сила удерживающая шарик от удаления от центра. Можно представить себе, также, шарик, вращающийся внутри сферической полости. Шарик давит центробежной силой на полость, а сила реакции сферической поверхности изгибает траекторию шарика, не позволяя ему улететь. Если нить порвётся или если ограничивающую сферу быстро убрать, то шарик улетит так, что его скорость и кинетическая энергия не изменятся. Но если постепенно стравливать нить или увеличивать диаметр сферы, то шарик будет совершать работу против удерживающих сил и его скорость и кинетическая энергия начнут уменьшаться. Если нить укорачивать, то скорость и кинетическая энергия шарика начнут увеличиваться.

Вот такова роль давления. Удерживается давление постоянным, значит удерживается постоянной внутренняя энергия и температура сжимаемого вещества. И совершенно не важно, когда это вещество было сжато, вчера или миллион лет назад.

[мат-ламер]

Munin в сообщении #604371 писал(а):

Хосподи. В отличие от звёзд, планеты образуются не сжатием. Образование планеты происходит в большой степени за счёт аккреции вещества, для Земли - падение на протопланету большого количества крупных метеоритов

По этому поводу прочитал страницу в энциклопедии тут (Подскажите как правильно делать ссылку) (Ссылка исправлена согласно рекомедациям Munina - 15.08.12) . С интересом узнал, что нынешние планеты образовались в результате столкновения протопланет меньшего размера. А, интересно, процес столкновения планет серъёзно моделировали на компьютере? Мне почему-то кажется, что в результате такого столкновения должна получиться планета сильно отличающаяся от шара, т.е. с очень большими горами. Или на Земле принципиально не могут образоваться горы выше 10 км?

[Munin]

мат-ламер в сообщении #606150 писал(а):

(Подскажите как правильно делать ссылку).

[url=настоящий адрес]как ссылка будет выглядеть[/url]

http://ru.wikipedia.org/wiki/Формирование_и_эволюция_Солнечной_системы

мат-ламер в сообщении #606150 писал(а):

А, интересно, процес столкновения планет серъёзно моделировали на компьютере?

Пока не моделировали, не получалось реалистичных результатов.

мат-ламер в сообщении #606150 писал(а):

Мне почему-то кажется, что в результате такого столкновения должна получиться планета сильно отличающаяся от шара, т.е. с очень большими горами. Или на Земле принципиально не могут образоваться горы выше 10 км?

Да, именно, 10 км - это предел текучести горных пород на Земле. На Марсе около 25 км - и такая гора там есть (Олимп). И вообще, предел текучести приводит к шарообразности всех тел размером как очень крупный астероид - астероид Хаумеа (бывш. Санта) как раз на пределе этого размера, он эллипсоидальный, но не совсем уродливый, как Деймос или кометные ядра.

[zask]

anik

Напомню, что в равновесии температура системы в поле постоянна во всех точках этого поля. Земля, конечно, не в равновесии, но отсюда очень хорошо видно (как справедливо было уже сказано), давление, вообще говоря, не связано однозначно с температурой.

(Оно, естественно, определяется в вышеуказанном случае для макроскопически гладких полей уравнением состояния с заданными локальными параметрами и единой температурой.)

[anik]

zask в сообщении #606216 писал(а):

давление, вообще говоря, не связано однозначно с температурой.

Я и не утверждал, что давление вообще связано с температурой однозначно. Например, при изотермическом сжатии давление изменяется, а температура остаётся постоянной (по определению). Вам не удастся изменить давление без изменения температуры при адиабатическом сжатии любого вещества, о котором мы и ведём здесь речь.
Конечно, в малом диапазоне сжатия и при низких температурах, может проявляться объёмная упругость, но при температуре в тысячи градусов и давлениях, порядка миллиона атмосфер, об упругости кристаллов говорить не приходится. В этом случае упругость реализуется не деформацией кристаллической решётки, а как раз увеличением кинетической энергии движения частиц вещества, т.е. увеличением давления.

[zask]

anik в сообщении #605574 писал(а):

schoolboy в сообщении #605561 писал(а):

Это понятно, но Земля – то сейчас в целом не сжимается, не уменьшается ее радиус. Поэтому не понятно, откуда глобальный эффект сжатия.

Давайте мы процессы теплопередачи и конвекции оставим на потом, с нас достаточно, что потери тепла незначительны. Здесь даже высказывалось предположение, что Земля в течение миллиардов лет остывает «по инерции» после какого-то предварительного нагрева.
Итак, Земля сейчас не сжимается, но отсюда следует, что и температура её внутри не изменяется. Адиабатическое сжатие сопровождается увеличением температуры и давления.
Непонятно «откуда глобальный эффект сжатия»? А разве силы тяготения не сжимают Землю? Внутри Земли давления порядка сотен тысяч атмосфер. На глубине Марианской впадины давление более тысячи атмосфер. Давление к центру Земли возрастает под тяжестью вышележащих слоёв, возрастает и температура при перемещении к центру Земли, т.к. температура зависит от давления.
Чтобы было понятнее о чём речь, рассмотрим адиабатическое сжатие газа в цилиндре с поршнем. Поставим цилиндр вертикально, а поршень сжимает газ силой тяжести. Сам цилиндр, естественно, теплоизолирован. Каждому значению веса поршня соответствует значение давления и температуры газа под поршнем. Чем тяжелее поршень, тем выше температура газа. Если предположить, что часть тепла из цилиндра развеялась, то это означает, что температура газа упала, поэтому должно упасть давление газа в цилиндре, но это давление упасть не может, т.к. оно определяется весом поршня. Отсюда следует, что потери тепла из цилиндра будут сопровождаться опусканием поршня, но не изменением температуры внутри цилиндра. Повторюсь: температура в цилиндре определяется давлением в нём, а давление автоматически поддерживается постоянным.

-- Пн авг 13, 2012 13:58:13 --

Евгений Машеров в сообщении #605566 писал(а):

Потому, что для глубинных слоёв единственный способ отдать тепло (а раз они не нагреваются далее, то выделившееся в них тепло всё отдаётся) это иметь температуру выше, чем у поверхностных.

Это понятно, если температуры по радиусу Земли не изменяются, то нет градиента температур и, соответственно, нет никакой теплопередачи. Если теплопередача есть, то есть и градиент температур.

Неаккуратно мысли излагаете. С аналогиями с шариками и веревочками тоже бы надо быть поосторожнее.

[anik]

zask в сообщении #606258 писал(а):

С аналогиями с шариками и веревочками тоже бы надо быть поосторожнее.

Вот цитата из инета "Адиабатический процесс": "Нагревание газа при адиабатическом сжатии объясняется тем, что во время сжатия над газом производится работа, которая идёт на увеличение его внутренней энергии. А так как внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры, то это увеличение внутренней энергии проявляется в повышении его температуры - средней кинетической энергии неупорядоченного движения молекул. На микроскопическом уровне это означает, что когда поршень сжимает газ, скорость, с которой молекула отразится от поршня, будет больше её начальной скорости. Поэтому при отражении от поршня она получит дополнительную энергию, которая постепенно перераспределится между всеми молекулами газа за счёт их взаимных столкновений. Аналогично объясняется и охлаждение газа при адиабатическом расширении."
Аналогия с шариками, просто популярное объяснение: почему увеличивается средняя кинетическая энергия неупорядоченного движения молекул.

[ewert]

anik в сообщении #606308 писал(а):

Нагревание газа при адиабатическом сжатии объясняется тем,

Беда только в том, что в океане никаких процессов сжатия или расширения не происходит -- он уже давно сжат. Не говоря уж о том, что, как кто-то тут метко заметил, вода -- это не совсем газ.

[anik]

zask в сообщении #606258 писал(а):

Неаккуратно мысли излагаете.

Простите, но я стараюсь.
Наверное, Вас смущает то, что с одной стороны я говорю о градиенте температур, обусловленном градиентом давления, а с другой стороны я говорю об адиабатичеком процессе? Если разделить температуру в центре Земли 5000 градусов на радиус Земли, то получим градиент температур, в среднем где-то около 0,00078 градусов Цельсия на метр. Если задаться теплопроводностью и теплоёмкостью плазмы, то можно оценить какой поток тепловой энергии идет через сферическую поверхность. А ещё можно оценить скорость уменьшения радиуса этой сферической поверхности, чтобы работа по сжатию сферы (при давлениях в миллионы атмосфер) уравновесила потери тепла от теплопроводности.

-- Ср авг 15, 2012 17:48:36 --

ewert в сообщении #606313 писал(а):

anik в сообщении #606308 писал(а):

Нагревание газа при адиабатическом сжатии объясняется тем,

Беда только в том, что в океане никаких процессов сжатия или расширения не происходит -- он уже давно сжат. Не говоря уж о том, что, как кто-то тут метко заметил, вода -- это не совсем газ.

Да, океан уже давно сжат. Где-то недавно читал, что если бы вода была совсем несжимаема, то уровень океана был бы на 30м выше. Сжатие океана, даже если бы оно происходило сейчас, это изотермический процесс, а не адиабатический, поэтому степень сжатия воды в океане не нужно отождествлять с температурой.
Да, вода - это не газ. Но, как Вы представляете себе воду при температуре 3000 градусов Цельсия и давлении, скажем, в 2000000 ата? Это газ или жидкость?