რადიაციული ფორმულით გადაცემული სითბოს ნაკადი. ეს არის სითბოს ნაკადი. B6 კომპლექსური სითბოს გადაცემა და სითბოს გადაცემა

კონვექციის საერთო ეფექტის გამოსახატავად ვიყენებთ გაგრილების ნიუტონის კანონს: = ℎ 6 3 - 47. აქ სითბოს გადაცემის სიჩქარე დაკავშირებულია კედელსა და სითხეს შორის საერთო ტემპერატურის სხვაობასთან და ზედაპირის ფართობთან. რადიაცია გამტარობისა და კონვექციის მექანიზმებისგან განსხვავებით, როდესაც ენერგია მატერიალური საშუალების მეშვეობით გადადის, სითბო ასევე შეიძლება გადავიდეს იმ ადგილებში, სადაც არის სრულყოფილი ვაკუუმი. ამ შემთხვევაში მექანიზმი არის ელექტრომაგნიტური გამოსხივება. რადიაციას შეუძლია გამოავლინოს ტალღოვანი ან კორპუსკულური თვისებები.

ტემპერატურის სხვაობის შედეგად გავრცელებული ელექტრომაგნიტური გამოსხივება; ამას თერმული გამოსხივება ეწოდება. თერმოდინამიკური მოსაზრებები აჩვენებს, რომ იდეალური რადიატორი ან შავი სხეულიგამოასხივებს ენერგიას სხეულის აბსოლუტური ტემპერატურის მეოთხე სიმძლავრის პროპორციული სიჩქარით. მე-5 განტოლებას ეწოდება შტეფან-ბოლცმანის კანონი თერმული გამოსხივების შესახებ და ისინი გამოიყენება მხოლოდ შავ სხეულებზე. გამტარობის სტაბილური ბრტყელი კედელი. ჯერ განვიხილოთ ბრტყელი კედელი, სადაც შესაძლებელია ფურიეს კანონის პირდაპირი გამოყენება.

3-ზე ნაჩვენებია ტიპიური პრობლემა და მისი ანალოგური წრე. ბრინჯი. 3 ერთგანზომილებიანი სითბოს ნაკადი რამდენიმე ცილინდრული ჭრილით და მათი ელექტრული ანალოგიით. სფერული სისტემები ასევე შეიძლება ჩაითვალოს ერთგანზომილებიანად, როდესაც ტემპერატურა მხოლოდ რადიუსის ფუნქციაა. კრიტიკული იზოლაცია. ორთქლის მილი იზოლაციის კრიტიკული რადიუსის საილუსტრაციოდ. დავუშვათ, რომ თქვენ გაქვთ ორთქლის მილი, რომლის იზოლირებაც გსურთ, რათა თავიდან აიცილოთ ენერგიის დაკარგვა და დაიცვას ხალხი დამწვრობისგან. თუ ორთქლი არ არის ზედმეტად გაცხელებული, გარკვეული ორთქლი კონდენსირდება მილში.

მილის იზოლაციის ზედაპირის ტემპერატურა დაახლოებით უდრის ორთქლის გაჯერების ტემპერატურას, ვინაიდან მილის კედელზე თერმული წინააღმდეგობა მცირეა და ქრება. ამიტომ, მილის კედელზე ტემპერატურის ვარდნა ძალიან მცირე იქნება. შემდეგი სურათი გვიჩვენებს ამ გამარტივებული ამოცანისთვის აგებულ ელექტრული ანალოგს. იზოლაციის შიდა და გარე რადიუსი. იზოლაციის კრიტიკული რადიუსის დასადგენად, ჩვენ ვიმოქმედებთ შემდეგნაირად. სითბოს რადიალური გამტარობა ღრუ სფეროს მეშვეობით ნახაზი 1 სითბოს გატარება ღრუ სფეროს მეშვეობით დიფერენციალური მოცულობის ელემენტში ენერგეტიკული ბალანსის შექმნა შესაბამისი დიფერენციალური განტოლების დასადგენად.

ზემოაღნიშნული განტოლება არის შესაფერისი დიფერენციალური განტოლება ღრუ სფეროში ტემპერატურის განაწილებისთვის. ამ პრობლემასთან დაკავშირებული ორი სასაზღვრო პირობა შემდეგია: ვინაიდან რაც უფრო სქელია იზოლატორი, მით უფრო დაბალია სითბოს გადაცემის სიჩქარე, რადგან კედლის ფართობი მუდმივია და როდესაც ის იზოლირებულია, ის ზრდის თერმული წინააღმდეგობას კონვექციის წინააღმდეგობის გაზრდის გარეშე. მაგრამ რაღაც განსხვავებული ხდება ცილინდრებთან და სფეროებთან, როდესაც თქვენ იზოლირებთ მათ. ენერგიის გაცვლის პროცესი სითბოს სახით სხვადასხვა სხეულებს შორის ან მათ შორის სხვადასხვა ნაწილებიერთი და იგივე სხეული სხვადასხვა ტემპერატურაზე.

სითბოს გადაცემა ყოველთვის უფრო მეტიდან ხდება თბილი სხეულიუფრო ცივი, თერმოდინამიკის მეორე კანონის შედეგად. სითბოს გადაცემა ხდება მანამ, სანამ სხეულები და მათი გარემო არ მიაღწევენ თერმულ წონასწორობას. სითბო გადადის კონვექციის, გამოსხივების ან გამტარობის გზით. მიუხედავად იმისა, რომ ეს სამი პროცესი შეიძლება ერთდროულად მოხდეს, შეიძლება მოხდეს, რომ ერთი მექანიზმი ჭარბობდეს დანარჩენ ორზე.

ელექტრომაგნიტური გამოსხივება არის ელექტრული და მაგნიტური ველების ერთობლიობა, რხევადი და პერპენდიკულარული ერთმანეთთან, ვრცელდება სივრცეში, ატარებს ენერგიას ერთი ადგილიდან მეორეზე. განსხვავებით გამტარობისა და კონვექციისგან, ან სხვა ტიპის ტალღებისგან, როგორიცაა ბგერა, რომელიც საჭიროებს მატერიალურ გარემოს გასავრცელებლად, ელექტრომაგნიტური გამოსხივება არ არის დამოკიდებული მატერიაზე გასავრცელებლად; სინამდვილეში, ენერგიის გადაცემა გამოსხივებით უფრო ეფექტურია ვაკუუმში. თუმცა, ენერგიის ნაკადის სიჩქარეზე, ინტენსივობაზე და მიმართულებაზე გავლენას ახდენს მატერიის არსებობა.

ამრიგად, ამ ტალღებს შეუძლია გაიაროს პლანეტათაშორის და ვარსკვლავთშორის სივრცეში და მიაღწიოს დედამიწას. ვულკანიზმი, სეისმური აქტივობა, მეტამორფიზმისა და ოროგენეზის ფენომენები არის ზოგიერთი ფენომენი, რომელიც კონტროლდება სითბოს ტრანსპორტირებისა და გათავისუფლებით. ფაქტობრივად, დედამიწის სითბოს ბალანსი აკონტროლებს აქტივობას ლითოსფეროში, ასთენოსფეროში და ასევე პლანეტის ინტერიერში.

სითბოს, რომელიც აღწევს დედამიწის ზედაპირს, აქვს ორი წყარო: პლანეტის ინტერიერი და მზე. ამ ენერგიის ნაწილი უბრუნდება კოსმოსს. თუ ვივარაუდებთ, რომ მზე და ბიოსფერო ინარჩუნებენ საშუალო ტემპერატურას პლანეტის ზედაპირზე მცირე რყევებით, მაშინ პლანეტის შიგნიდან გამომავალი სითბო განსაზღვრავს პლანეტის გეოლოგიურ ევოლუციას, ანუ ის აკონტროლებს ფირფიტების ტექტონიკას, მაგმატიზმი, მთიანეთის წარმოქმნა, პლანეტის შიდა ნაწილის ევოლუცია, მაგნიტური ველის ჩათვლით.

ის ფიზიკური ქონებამასალა და წარმოადგენს მასალის "გამტარობის" უნარის საზომს. თუ განვიხილავთ ერთგანზომილებიან შემთხვევას, მაშინ იწერება ფურიეს კანონი. თუ გარემოს სითბოს ნაკადი და ტემპერატურა დროთა განმავლობაში არ იცვლება, პროცესი ითვლება სტაციონარულად. თუ მასალის მოცულობაში არ არის სითბო, გვექნება. სადაც ρ არის მასალის სიმკვრივე. ეს გამოთქმა საშუალებას გაძლევთ გამოთვალოთ ტემპერატურა რეგიონის წერტილებში, სასაზღვრო პირობების დაწესების გათვალისწინებით.

ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ეს განტოლება, რათა შევეცადოთ გავიგოთ რაღაც პლანეტის შიგნით ტემპერატურის განაწილების შესახებ, ნაკადის და ტემპერატურის ცნობილი ზედაპირების სასაზღვრო პირობების გამოყენებით. ამ განტოლების ისევ ინტეგრირება იძლევა. ეს უკანასკნელი გამოხატულება შეიძლება გამოყენებულ იქნას სიღრმის მიხედვით ტემპერატურის ცვლილების დასადგენად. მაშასადამე, განვიხილოთ დედამიწის შემთხვევა, თუ ვივარაუდებთ, რომ სითბო ძირითადად ტრანსპორტირდება გამტარობით. ტემპერატურა-სიღრმის მრუდი ეწოდება "გეოთერმული". ფიგურის ანალიზი გვიჩვენებს, რომ 100 კმ-ზე მეტ სიღრმეზე მანტიას მნიშვნელოვანი დნობა უნდა ჰქონდეს, ხოლო 150 კმ-ზე მეტ სიღრმეზე მთელი მანტია უნდა დნება.

ეს „პროგნოზები“ არ ეთანხმება სეისმური ტალღების გავრცელების შესწავლით მიღებულ ინფორმაციას, ამიტომ უნდა დავასკვნათ, რომ თბოგამტარობის მოდელი მანტიაში ტემპერატურულ პროფილს სწორად არ პროგნოზირებს. მიუხედავად იმისა, რომ მამოძრავებელი მოდელი არ არის ზედა მანტიის ტემპერატურის პროგნოზირებაში, ის მნიშვნელოვან წარმატებას წარმოადგენს პლანეტის გარე ნაწილზე გამოყენებისას, ე.ი. დედამიწის ქერქი, სადაც შინაგანი სითბო ძირითადად რადიოაქტიური დაშლისგან მოდის და ზედაპირზე ტრანსპორტირებით, მოძრაობის გზით.

ამ პრობლემას დავუბრუნდებით კონტინენტებზე სითბოს ნაკადის შესწავლისას. განვიხილოთ სითხის ფენა, რომელიც ბოლოშია გახურებული და ზემოდან გაცივებულია. როდესაც სითხე თბება, მისი სიმკვრივე მცირდება გაფართოების გამო. განსახილველ შემთხვევაში, თხევადი ფენის ზედა ნაწილი უფრო ცივი და, შესაბამისად, უფრო მკვრივი იქნება, ვიდრე ქვედა. ეს მდგომარეობა გრავიტაციულად არასტაბილურია, რაც ხელს უშლის თხევადი სითხის გაციებას და რაც უფრო მეტად თბება, მით უფრო სწრაფად წარმოიქმნება კონვექციის დენები. სითხის მოძრაობა განპირობებულია მამოძრავებელი ძალებით.

მაშასადამე, განვიხილოთ მართკუთხა სითხის ელემენტი, როგორც ეს ნაჩვენებია ფიგურაში. სითხის ელემენტზე მოქმედი ძალებია: წნევის გრადიენტის გამომწვევი ძალები, მიზიდულობის ძალა და ბიძგის ძალა. ამ უკანასკნელისთვის გასათვალისწინებელია სითხის სიმკვრივე. შედეგად მიღებული ძალის ვერტიკალური კომპონენტი იქნება მაშინ.

მიუხედავად იმისა, რომ რადიოაქტიური იზოტოპები მცირე რაოდენობით არსებობს დედამიწის ქერქში და ასევე ნაკლებად გავრცელებულია მანტიაში, მისი ბუნებრივი დაშლა წარმოქმნის სითბოს მნიშვნელოვან რაოდენობას, როგორც ჩანს მარცხენა ცხრილიდან. ამ პროცესის ყველაზე მნიშვნელოვანი ელემენტებია ურანი, თორიუმი და კალიუმი; ჩანს, რომ ურანის და თორიუმის წვლილი უფრო მაღალია, ვიდრე კალიუმის.

ქვემოთ მოცემულ ცხრილში მოცემულია რადიოაქტიური ელემენტების კონცენტრაცია და ზოგიერთი ქანების თერმული წარმოქმნა. გრანიტი არის ქვა, რომელიც ათავისუფლებს მეტ სითბოს რადიოაქტიური მასალების დაშლის გამო, რადგან მას აქვს ამ ელემენტების ყველაზე მაღალი კონცენტრაცია. დედამიწის ქერქის მიერ წარმოქმნილი სითბოს გაზომვა შეიძლება გამოყენებულ იქნას წარსულში წარმოქმნილი სითბოს გამოსათვლელად. მეორეს მხრივ, რადიოაქტიური ელემენტების კონცენტრაცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას ქანების დათარიღებაში.

რადიოაქტიური იზოტოპის დაშლის სიჩქარე მოცემულია ფორმულით. მიუხედავად იმისა, რომ დედამიწის ქერქში სითბოს წარმოქმნის სიჩქარე დაახლოებით ორი რიგით მეტია, ვიდრე მანტიის სიდიდე, მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული მანტიის წარმოების სიჩქარე, რადგან მანტიის მოცულობა ბევრად აღემატება ქერქის მოცულობას. ეს რეაქცია ჩატარდა ლაბორატორიაში ტემპერატურებსა და წნეხებზე ბირთვის მანტიის ინტერფეისზე მყოფი რეაქციის მიხედვით.

ფიგურაში ნაჩვენებია სითბოს ნაკადის განაწილება დედამიწის გასწვრივ. პლანეტის ზედაპირზე დაკარგული სითბო თანაბრად ნაწილდება. ქვემოთ მოცემულ ცხრილში მოცემულია ძირითადი წვლილი: სითბოს 73% იკარგება ოკეანეების მეშვეობით, რომლებიც დედამიწის ზედაპირის 60%-ს შეადგენს. სითბოს უმეტესი ნაწილი იკარგება ოკეანის ლითოსფეროს შექმნისა და გაგრილების დროს, როდესაც ახალი მასალაშუა ქედებიდან გადის. ფილების ტექტონიკა ფუნდამენტურად არის დაკავშირებული დედამიწის გაგრილებასთან. მეორეს მხრივ, როგორც ჩანს საშუალო სიჩქარეოკეანის ფსკერის შექმნა განისაზღვრება ბალანსით სითბოს წარმოქმნის სიჩქარესა და იგივე დაკარგვის საერთო სიჩქარეს შორის. მაღალი ტემპერატურაპლანეტის მთელ ზედაპირზე.

ფირფიტების ტექტონიკურ მოდელებში მანტიის მასალების ასვლა ხდება ოკეანის ქედებზე. ეს მასალები გაციებისას იწვევს ახალი ოკეანის ქერქის წარმოქმნას. აღმავალი ზონიდან მოშორებისას ახალი ქერქი კლებულობს დიდი სიღრმეები, ქმნის უფრო სქელ და სქელ ხისტ ფირფიტას.

შემდეგი სურათი გვიჩვენებს სითბოს ნაკადის დაკვირვებულ მნიშვნელობებს ოკეანის ლითოსფეროს ასაკის მიხედვით, ასევე თეორიული მოდელიდან გამოთვლილ მნიშვნელობებს. იმის გათვალისწინებით, რაც ითქვა წინა აბზაცში, ეს ნაკვეთი შეიძლება განიმარტოს, როგორც ნაკადის მნიშვნელობების სახით, როგორც მანძილის ფუნქცია ქედამდე. როგორც ჩანს, სითბოს ნაკადს ოკეანის ქედებთან აქვს მაღალი მნიშვნელობები, მცირდება მანტიის მასალების აღმავალი ზონიდან დაშორებით. დაკვირვებული მნიშვნელობების გამოთვლილ მნიშვნელობებთან შედარებით, მოწმდება, რომ მოდელებიდან მიღებული ნაკადები უფრო მაღალია, ვიდრე ქედთან დაფიქსირებული.