Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Топ:
История развития методов оптимизации: теорема Куна-Таккера, метод Лагранжа, роль выпуклости в оптимизации...
Теоретическая значимость работы: Описание теоретической значимости (ценности) результатов исследования должно присутствовать во введении...
Интересное:
Национальное богатство страны и его составляющие: для оценки элементов национального богатства используются...
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными...
Дисциплины:
 2017-12-22 |
 813 |
из
5.00
|
Заказать работу |
|
|
|
|
Распределение температур па поверхности Земли и в ее недрах, естественное тепловое поле Земли, определяется:
1) пространственным распределением и мощностью источников тепла (солнце, атмосферные осадки, радиоактивные элементы, химические реакции, кристаллизация и другие процессы);
2) способностью пород к передаче тепловой энергии;
3) пространственным распределением пород с различной теплопроводностью. Различают такие виды теплопередачи, как теплопроводность, конвективный и лучистый (радиационный) теплообмен.
Внутренняя тепловая энергия у диэлектриков возникает в результате тепловых колебаний их кристаллических решеток, а у проводников и полупроводников, кроме того, и вследствие теплового движения электронов. В узлах решеток диэлектриков размещаются взаимодействующие атомы, молекулы или ионы, находящиеся в тепловом движении, а так как колебания частиц кристаллической структуры не изолированы, в веществе распространяются волны тепловых колебаний. Передачу энергии связанных колебаний узлов решетки представляют себе как распространение в веществе гармонических упругих звуковых волн различной частоты.
Таким образом, перенос тепла в диэлектриках рассматривается как передача волнами кинетической энергии.
У проводников и полупроводников перенос тепловой энергии осуществляется в основном диффузией свободных электронов — передачей тепловой энергии электронами проводимости, решеточная теплопроводность проводников значительно меньше электронной.
В стационарном поле количество тепла, перенесенное через плоский слой, пропорционально градиенту температуры, площади поверхности слоя и времени: q = λ gradT τ, где λ –коэффициент теплопроводности, зависящий от особенностей тепловых свойств материала слоя, Дж / (с.м-1) или Вт / (м.0К); q — плотность теплового потока, Дж/м2, –количество тепла, протекающего в единицу времени, через единицу площади поверхности, м2.
|
|
Геотемпературное поле. Интенсивность теплового движения атомов вещества определяет температуру. Для определения геотемпературного поля земной среды необходимо знать температуру на единый момент времени в каждой точке исследуемого пространства. Это условие должно соблюдаться при изучении гелиотермозоны и может практически игнорироваться при исследованиях в области геотермозоны, где геотемпературное поле стационарно. Поле температур отображают в изотермах – линиях одинаковой температуры.
Геотермический градиент. Степень изменения температуры на единицу расстояния между точками среды носит название геотермического градиента. Величина обратная геотермическому градиенту называется геотермической ступенью. В применении к исследованию горизонтов Земли геотермический градиент и ступень измеряется по глубине. Иногда такие измерения производят по горизонтальной плоскости или по плоскости кровли или подошвы горизонта. В этом случае направление определения градиента специально отмечают.
Градиент температуры определяется следующей формулой:
Grad T=(Т2 – T1)/(h2 – h1)=DT/Dh
Геотермический градиент измеряется в градусах Цельсия на единицу длины, °С/м, °С/100м.
Градиент температур в областях платформ, в верхних горизонтах составляет 1¸1,5°С/100м. В зонах активных геологических процессов, разломов, рифтов, молодых горных систем, вулканических областей он имеет более высокие значения 1,5-3°С/100м и более.
Теплопроводность. Теплопроводность среды характеризует ее способность передавать тепловую энергию. Коэффициент теплопроводности l характеризует количество тепла, проходящего в единицу времени через единицу площади при градиенте температуры 1°С на единицу длины.
|
|
l = Q/gradT, l = a×c× s, Вт/(м°С),
где a - температуропроводность, c - теплоемкость, s - плотность
Температуропроводность - способность передавать температуру с большей или меньшей ее потерей на единицу длины. Единица измерения температуропроводности – м 2 /сек : a = l/(сs).
Обратимся к простейшим примерам для понятия смысла параметров теплопроводности и температуропроводности. Возьмем железный стержень. При нагревании одного конца очень быстро ощущаем высокую температуру на другом, нагретый металл быстро остывает. Это свидетельствует о высокой температуропроводности (15-18 м 2/сек) и теплопроводности (8-10 Вт/(м °С) и малой теплоемкости.
Вода, нефть обладают малой теплопроводностью и температуропроводностью, но зато большой теплоемкостью. Теплоемкость воды в 5 раз выше теплоемкости твердых пород и в 2 раза выше теплоемкости нефти.
Теплоемкость - способность единицы объема вещества поглощать или отдавать тепловую энергию. Коэффициент теплоемкости численно равен величине тепловой энергии, которую надо сообщить единице объема вещества, чтобы поднять его температуру на 1°С. Измеряется удельная теплоемкость в Дж/(кг°С).
Теплофизические параметры горных пород зависят от составляющих их минералов, структурно-текстурных особенностей пород, плотности, пористости, давления, температуры, влагонасыщенности. Одна и та же порода может иметь разные величины теплофизических параметров, в зависимости от места и направления измерения, что обусловлено неоднородностью породы и ее анизотропией.
В породах земной коры передача тепла происходит молекулярной (кондуктивной) теплопроводностыо, конвекцией и лучеиспусканием. Молекулярная теплопроводность определяется электронами проводимости и колебаниями атомов кристаллической решетки. С ростом температуры (соответственно глубины) величина кондуктивной теплопроводности уменьшается и увеличивается теплопроводность электромагнитным лучеиспусканием. Минимум суммарной теплопроводности горных пород приурочен к слою Мохоровичича, что обуславливает накопление в нем тепловой энергии. Земная кора является своеобразным "одеялом'' для Земли.
Конвективная теплопроводность обусловлена фильтрацией флюидов, как теплоносителя, поэтому зависит от объема пористого пространства, скорости фильтрации жидкости, ее теплоемкости и вязкости. При малой скорости движения жидкости поперечная и продольная теплопроводности равны. Конвективная теплопроводность значительна в мантии и внешнем ядре Земли. Доказано наличие глобальных мантийных конвекционных потоков, как двигателя тектонических процессов перемещения плит.
|
|
Величины теплофизических параметров основных видов пород приводятся в таблице, из которой видно, что отдельные породы имеют резко отличные теплофизические параметры. Высокой теплопроводностью и температуропроводностью обладают каменные соли, а низкой теплопроводностью - вода, нефть и воздух. В то же время вода и нефть обладают высокой теплоемкостью, поэтому их роль в конвективном теплопереносе очень большая.
Высокой теплопроводностью отмечаются все гидрохимические осадки и породы, обладающие электронной составлявшей теплопроводности: графит, железные и полиметаллические руды. С увеличением влажности породы от 0 до 40% теплопроводность пород увеличивается в 6 - 7 раз.
С увеличением температуры теплопроводность пород уменьшается. Так, в пределах до 500°С в осадочных породах, гранитах и базальтах теплопроводность уменьшается на 20%, а ультраосновных пород – в 2-2,5 раза.
Таблица теплофизических параметров пород
| Породы | l,Вт/м °С | с, кДж/кг °С | а,10-6м2/сек |
| Гранит | 2,5-4,1 | 0,67-0,96 | 0,61-0,76 |
| Базальт | 2,1-2,8 | 0,84-1,1 | 0,66-1,2 |
| Мрамор | 2,0-3,5 | 0,8-1 | 0,86-5,3 |
| Глина | 0,6-2,7 | 0,79-0,92 | - |
| Доломит | до 4,6 | - | до 2,2 |
| Известняк | 0,81-4,1 | 0,77-1,0 | 0,5-2,0 |
| Каменная соль | 7,2 | 0,84 | 4,1 |
| Песок | 0,35-3,5 | 0,71-0,84 | - |
| Песчаник | 0,7-5,8 | 0,79-1,0 | 0,44-2,4 |
| Вода | 0,58 | 4,18 | 1,4 |
| Лед | 2-2,4 | 2,09 | |
| Нефть | 0,140 | 2,09 | 0,69-0,86 |
| Воздух | 0,026 | 1,01 | 19,7 |
Тепловой поток
Перенос тепла осуществляется кондуктивной теплопроводностью, т.е. передачей тепла от молекулы к молекуле; конвекцией (перемещением нагретых частиц жидкости или газа). В зависимости от преобладания механизма теплопереноса тепловой поток (ТП) носит название кондуктивного (молекулярного) – Qкд или конвективного – Qкв. В глубоких зонах земной коры, где подземные воды имеют чрезвычайно малую скорость движения, застойный режим, преобладает кондуктивный поток. В проницаемых же горизонтах, развитых в осадочной толще, существенное значение имеет конвективный тепловой поток, который может быть выше кондуктивного.
|
|
Плотность теплового потока прямо пропорциональна теплопроводности - l - и градиенту температуры gradT – для кондуктивного (молекулярного) потока. Тепловой поток оценивается величиной тепловой энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади.
Qкд = - lgradT, Вт/ м2
Плотность конвективного теплового потока пропорциональна скорости фильтрации жидкости - w, теплоемкости – с, плотности - s, температуре – Т.
Qкв = wcsТ
Кондуктивный тепловой поток формируется потоком тепла, приходящего из мантии и потоком тепла, генерированного в земной коре за счет распада в породах радиоактивных элементов. Плотность теплового потока возрастает от древних структур к более молодым. На докембрийских платформах в среднем он равен 3,9×10-2 Вт/м2; в зонах альпийской складчатости – 7,3×10-2 Вт/м2
На распределение плотности теплового потока кроме регионального геологического состояния земной коры влияет геологическое строение осадочной толщи, гидрогеологические условия, наличие дополнительных источников тепловой энергии.
Конвективный тепловой поток определяется с большими трудностями. Затруднительно определить скорость движения жидкости, распределение ее объема и температуры.
Конвекция бывает свободная и вынужденная.
Свободная конвекция. При наличии достаточного геотермического градиента, сообщающихся пор (открытой пористости), заполненных нефтью, водой, газом, может возникнуть движение жидкости или газа в результате увеличения их объема при нагревании. Их удельный вес становится меньше и в поле силы тяжести Земли они стремятся переместиться вверх, более холодные массы – вниз. Например, аномалия Шебелинского месторождения газа в результате конвекции составляет 10°С. Расчеты показывают, что в надсолевых отложениях южной зоны Припятского прогиба возможна свободная конвекция при мощности гидрогеологического горизонта в 300 м.
Вынужденная конвекция обусловлена движением теплоносителя (нефти, воды, газа) между зонами различной температуры. Вынужденная конвекция подразделяется на следующие типы: в наклонных горизонтах, в направлении нормальном к потоку подземных вод, через слабопроницаемые экраны.
РАДИОАКТИВНОСТЬ
Строение атома
Ядерно-физические и радиометрические методы исследований основаны на изучении ядерных реакций. В связи с этим следует знать строение атома химического элемента. В настоящее время известно 105 химических элементов.
Атом - наименьшая частица элемента. Атом имеет положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются отрицательно заряженные электроны. Их число равно заряду ядра. Ядро имеет размер около 10-12 см и в нем сосредоточено 99,97% всей массы атома, хотя объем, занимаемый ядром, ничтожно мал в сравнении с объемом всего атома. Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов - элементарных частиц, называемых нуклонами.
|
|
Протон - положительно заряженная частица. Нейтрон - электрически нейтральная частица. При определенных условиях он преврается в протон и электрон. Число протонов в ядре определяет химический элемент. Число электронов соответствует числу протонов.
Таблица 9.1
|
|
|
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...
Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!