4. fejezet thermophysical tulajdonságai kőzetek és ásványok
4. fejezet thermophysical tulajdonságai kőzetek és ásványok
4.1 thermophysical paraméterek az anyagok és módszerek azok mérési
A termikus állapotát a Föld belseje a kiváltó oka számos geológiai folyamatok. Tanulmányában tartalmazza az elméleti és kísérleti vizsgálatok a paramétereket a termikus tér / 4,6,8 /.
A eloszlása hőmérséklet a Föld felszínén és a belsejében, vagyis a természetes termál föld doboz - határozza meg:
térbeli eloszlása a kapacitás és a hőforrás. Ezek a források a nap, kicsapás, radioaktív elemek, kémiai reakciók, kristályosítással, kondenzáció, és egyéb folyamatok.
kőzetek képes hőcserélő - hőátadás;
térbeli eloszlása fajok különböző hővezető képességű.
Hővezető képesség - a folyamat hőeloszlás a több fűtött egy kevésbé fűtött térfogat neravnomernonagretogo anyag, amely elősegíti a kiegyenlítő a közeg hőmérsékletét.
1822-ben, Jean Baptiste Fourier létrehozott kommunikációs hőmérséklet-gradienssel hőáram. Ez az összefüggés hívták Fourier-törvény, amely feltüntetett számaként továbbított energiát úgy definiáljuk, mint a sűrűsége hőáram, amely arányos a hőmérséklet-gradiens:
ahol q - hőáramsűrűséget gradT - hőmérséklet-gradiens, λ - arányossági tényező, elemzi egyszerűen hővezetési vagy hővezető.
Más szóval, a hővezetési λ - egy fizikai paraméter jellemző intenzitása hőátadási folyamat az anyag számszerűen egyenlő a hőáram sűrűsége q, gradiens gradT hőmérséklet. egyenlő eggyel. Formula arányossági tényező:
A hőáram sűrűsége q - egy vektor irányított ellentétes irányban a hőmérsékleti és a számszerűen egyenlő hőmennyiség áthaladó egységnyi területre izometrikus felületen időegység alatt.
Mértékegysége hővezetési SI egység W / (m · K) GHS cal / (cm · ° C) rendszer.
Hő-kapacitás - a hőmennyiség, amely szükséges ahhoz, hogy a test emelni annak hőmérséklete 1 K hőkapacitása tömegegységre nevezett anyagokat fajhő. Egység SI-egységek a J / kg · K, a CGS rendszer cal / g ° C.
ahol Q - mennyiségű hőt, m - testtömeg; T2-T1 különbség a hőmérsékletet, amelyen a test hőmérsékletét közben megváltozik a m tömegű mennyiségét Q hő hozzá.
Thermal - mennyiség jellemző a gyors változás (igazítás) hőmérséklet. Számszerűen egyenlő az arány a hővezetési a hőkapacitás egységnyi térfogatú anyag. Egységekben kifejezett m 2 / s. számított:
ahol cσ- térfogati hőkapacitás.
A leggyakoribb módja, hogy tanulmányozza a termikus tulajdonságok -módszer állandósult és dinamikus bemelegítés. Termikus tulajdonságok meghatározása általában laboratóriumi körülmények között. A mezőt a mért hőmérséklet a hőmérséklet mélyfúrás kutak. Ismerve a termikus paramétereket vizsgált mintákon, és a hőmérséklet-eloszlás a szülő fúrólyukban, lehetőség van, hogy meghatározzuk a hőáram
Thermophysical paraméterei elemek és ásványok.
Heat kéreg mód nagyban függ a hővezető Az ásványi anyag. A legmagasabb hővezető megfigyelt natív elemekkel. Az értékek a λ alig különböznek a megfelelő tiszta elemek. A legmagasabb érték megfigyelt λ ezüst és számszerűen egyenlő a 418-420 W / (m-K). A nagy termikus vezetőképességű (30 W / (m · K)) figyelhető meg a arany, réz, néhány más natív elemek, mint például a grafit (268-389 W / (m · K)), gyémánt (121-163 W / (m · K )), kivéve a kén (0,85 W / (m-K)). A nagy termikus vezetőképességű (100- 200 W / (m · K)) ásványi vegyületek megfigyelt fémek: alumínium, kálium, nátrium, magnézium, kalcium.
Azonban néhány bennszülött fémek, valamint egyéb elemek fordulnak elő, és nem fordul elő a szabad állapotban vannak:
közepes [10 és 50 W / (m · K) a ólom, antimon, mangán, tórium, urán, cink];
csökkentette [1,5-10 W / (m · K) higany, bizmut, kadmium];
alacsony [0,5-1,5 W / (m · K) bór];
Éppen [<0,5 Вт/(м·К) для водорода, фтора, хлора, кислорода]
hővezető képessége (Kobranova VN 1986).
Van egy erős kapcsolatát elektromos vezetőképessége és hővezető. Az arány akkor tekinthető megközelítőleg állandó.
A ásványi anyagok jelenlétét a összetételét elemek a nagy hővezető képességű (50 és 300 W / (m · K)) gyakran javítja a hővezető az ásványi. Egyenlőtlen csomagolási sűrűsége is befolyásolja a hővezető képessége. Minél nagyobb a atomközi távolsági, annál kisebb a hővezető képessége.
A legtöbb ásványi anyagok alkotó kőzet lényegesen alacsonyabb hővezető. A hővezető a kőzetalkotó ásványai magmás kőzetek alacsonyabb, mint a kiegészítő és az érc. Metamorf kőzetalkotó ásványok (Spodumene, andaluzit, kianit, stb), mint a tolakodó képződmények kőzetalkotó ásványok jelentősen magasabb vezetőképesség.
Home Tanulmányi osztályok ásványok legmagasabb hővezető sorrendje a következő csökkenő sorrendben:
natív fémek, grafit és a gyémánt (> 120 W / (m · K));