03.06 地热的能量是哪来的?如果是地球形成之初就有的,地球经过几十亿年的散热,怎么能一直持续?

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从结构上说,地球是由核心、外核、地幔和地壳组成。这种划分只是一种模型,地球内部的详细结构人类并不知道,有人说,地球是空心,生活着外星人。科学家也主要靠地球表面活动情况和探测的有关数据进行推理得知的。

地球的温度从表面到地核,温度变化有一定的规律,一般情况下,平均每下降1000米,温度就升高3 ℃,在地热异常区,温度随深度增加的更快。

地热到底来自哪里?众说纷纭,有多种假说或曰推理。其中,有一种推理得到大多数人的认可。即放射性元素衰变产生的。这是根据太阳释放能量的模式推理得到的。推理的根据,大爆炸理论,即地球和太阳有共同的“祖先”。地热约有80%来自放射性元素衰变时产生的能量,地壳像棉被一样保护热量不会散失。因此,地核温度可达到6000K。

第二,地壳内部物质产生化学反应,使岩石、矿物质结晶体等物质分解释放出内能。内能长时间的积累形成巨大的热储量,以火山爆发、地震、地热等形式释放出来。

第三,地球自转产生动能和板块运动产生的动能转化为内能。即地壳的板块自然断裂或移动;人类对地球的开发、台风诱导板块的移动;早期剧烈的造山运动等,使板块之间相互挤压、摩擦,机械能转化为内能。相当于地球表面的物体克服摩擦力做功,机械能转化为内能。

第四,有的人推理,来自于地球形成的初期,在宇宙大爆炸以后,地球温度很高,后来慢慢冷却下来。在冷却的过程中,地球的自转速度会越来越慢。科学家研究结果表明,几亿年前,地球的一年是400天,而现在是365天。地球的自转正在减弱。

由于地磁场是由于地球内部铁磁性物质在高温下流动而产生的,如果有一天(几十亿年后),地球的温度下降很多时,保护地球的地磁场会消失,地球的生命也会消失。

从长时间来看,地球的温度还是处于缓慢下降的,能量总有用完的一天。因为,地球的能量来源主要靠太阳的辐射。

当太阳最终消耗掉它所有的能量而衰亡时,地球的生命周期就结束了。

不管是那种情况,地球已经过几十亿年的散热,温度怎么还是保持基本恒定呢?

地球吸收太阳能后能否保持能量守恒决定地球升温的快慢。太阳以电磁波的形式不断地向地球辐射能量,地球也不停地向外辐射能量,我们只要比较地球吸收能量和辐射能量的大小就可以说明这个问题了。一般说来,地球每天吸收的太阳能与辐射的能量(包括地热)大致是平衡的。地球的温度才不会升得太快。

地球吸收太阳能的表达方法是用单位时间(例如1h)、单位面积 (例如1平方米) 内吸收的太阳能的多少来表达。科学家经过人造卫星的测量,地球表面接收太阳辐射的平均功率约为1367W。用这个数据去乘以地球的横截面积得到太阳对地球辐射的总功率(大约为1.7×10∧17W)。

太阳辐射的能量被植物以光合作用转变为化学能而储存。大部分的太阳能被地球反射回去。考虑地球的大气层和海洋,估测得知,地球的反射率在38%左右,还一部分太阳能,在晚上通过热辐射的形式释放出去。通过上述方法我们就可以估测太阳辐射能量和地球吸收太阳能量的差(或者比)。


理性科普者



1.什么是地热能?

地热能来自地球内部的热量。“地热”一词来自希腊语geo,意思是地球therme,意思是"热"世界各地的人们使用地热能发电、给建筑物和温室供暖以及用于其他目的。 地球的核心位于地球表面下近4000英里处。双层芯是由非常热的铸造的实心铁中心周围的铁。核心温度的估计范围从华氏5000度到11000度。所有岩石中天然的放射性粒子缓慢衰变,在地球内部不断产生热量。

围绕地核的是地幔,被认为部分是岩石,部分是岩浆。地幔大约有1800英里厚。地球的最外层,即隔热外壳,不是像蛋壳一样的一块连续的岩石,而是被打碎成称为盘子。这些大陆板块和海底板块漂移开来,以每年大约一英寸的速度相互挤压,这个过程叫做大陆漂移。 岩浆(熔融岩石)可能非常接近地壳因板块构造而变薄、断裂或断裂的表面。当这种近地表热量转移到水中时,就产生了一种可用的地热能。 地热能被称为可再生能源,因为水由降雨补充,热量由地球持续产生。

2.地热能的历史


许多古代民族,包括罗马人、中国人和美洲土著人,都用热矿泉洗澡、做饭和取暖。温泉水现在在世界范围内被用于温泉、供暖建筑以及农业和工业用途。许多人认为热矿泉有天然的治愈能力。 利用地热能发电是一个相对较新的行业。它是由一群意大利人发起的,他们于1904年在拉达雷利建造了一台发电机。他们的发电机由从地球喷出的自然蒸汽驱动。 美国开发地热能源的第一次尝试是在1922年,地点是加利福尼亚州北部的间歇泉蒸汽场。这个项目失败了,因为当时的管道和涡轮机经不起蒸汽中颗粒和杂质的磨损和腐蚀。后来,1960年,一个小型但成功的热液发电站在间歇泉开业。今天有28家工厂在那里运营。 现在包括美国在内的21个国家的地热能发电。

3.地热能源在哪里?


地热能的一些明显特征是火山、温泉、间歇泉和喷气孔。但是你看不到大多数地热能。通常地热能在地下深处。地面上可能没有地下存在的线索。 地质学家使用许多方法来寻找地热资源。他们可能研究航空照片和地质图。他们可以分析当地水源的化学成分和土壤中金属的浓度。他们可以测量重力和磁场的变化。然而,他们能确定地热资源存在的唯一方法是钻井测量地下温度。

地球是地热能的温床。最活跃的地热资源通常沿着地震和火山集中的主要板块边界发现。世界上大多数地热活动发生在一个被称为“火环”的地区火环环绕太平洋,与日本、菲律宾、阿留申群岛、北美、中美和南美接壤。

4.今天的地热能

地热资源主要有四种:热液、地压、干热岩和岩浆。今天热液资源是唯一一种广泛使用的资源。其他三种资源仍处于初级发展阶段。 热液资源具有水(水)和热的共同成分(热能)。这些蒸汽或热水地热储层自然存在于岩浆接近地表足以加热裂缝或多孔岩石中的地下水的地方,或者水沿着断层在很深的地方循环的地方。热液资源被用于不同的能源用途,这取决于它们的温度和深度。

低温:“直接使用”或加热 当水热资源的温度在50F及以上时,它可以直接用于温泉或加热建筑物、种植作物、温暖的鱼塘或其他用途。适合加热的热液资源遍布美国和世界上几乎每个国家。冰岛的大多数人和法国的50多万人将地热用于他们的公共建筑、学校和家庭。地热资源的热量也被用来干燥陶瓷、木材、蔬菜和其他产品。


高温:发电 当水热资源的温度在220华氏度及以上时,它可以用来发电。大多数发电地热资源的温度在300至700华氏度之间,但地热储层的温度可接近1000华氏度。 两种主要的热液资源用于发电: 干蒸汽(蒸汽占主导地位)储罐,以及 热水(以液体为主)水库。

干蒸汽水库很少,但发电效率高。加利福尼亚的间歇泉是最大和最著名的干蒸汽水库。这里,蒸汽是从7000到10000英尺深的钻井中获得的。在一个干燥的蒸汽水库中,天然蒸汽直接从地热井通过管道输送给涡轮发电机。废蒸汽(冷凝水)可用于电厂的冷却系统,并注入蓄水池以维持水和压力水平。

困境地热储层是最常见的类型。在以液体为主的水库中,热水没有蒸发成蒸汽,因为水库中充满水并且处于压力之下。为了发电,热水从地热井输送到一个或多个分离器,在那里压力降低,水闪光变成蒸汽。蒸汽推动涡轮发电机发电。蒸汽被冷却和冷凝,或者用于电厂的冷却系统,或者注入地热储层。 A双汽循环当热水储水池中的水不够热,不足以闪蒸成蒸汽时,就使用发电厂。相反,较低温度的热水被用来加热受热时膨胀的流体。涡轮机由膨胀的加压流体提供动力。之后,流体被冷却并循环再加热。

5.地热能生产与经济

地热能源在世界许多地方投入使用。美国最著名的地热能源位于西部各州和夏威夷。达科他斯、大西洋沿岸、阿肯色州和得克萨斯州也有一些中等热度的地热资源。总有一天,我们也可以利用这些资源。 大多数地热能产自四个州——加州、内华达州、犹他州和夏威夷。今天,美国地热发电厂的总装机容量为3200兆瓦,相当于三座核电站的能量。美国地热发电厂的规模从几百千瓦到超过130兆瓦不等。 1994年,地热能产生了180亿千瓦时的电能,相当于这个国家用电量的0.3%。尽管如此,这足以满足300多万家庭的电能需求。加州百分之六的电力来自地热能,比其他任何一个州都多。

地热支持者表示,尽管地热能源产量在1987年达到顶峰,此后有所下降,但地热能源产量将在20世纪90年代增长。地热支持者称,未来五年计划增加至少400兆瓦的发电量,并估计到本世纪初,地热能源可以提供美国西部10%的发电量。 地热能经济学 地热发电厂可以像一些传统发电厂一样廉价发电。从水热系统发电每千瓦时花费4.5到7美分。相比之下,新的燃煤电厂的发电量约为每千瓦时4美分。 地热发电厂的初期建设成本很高,因为地热井和发电厂必须同时建设。 但是随着时间的推移,发电的成本更低,因为燃料的价格和可用性是稳定和可预测的。燃料不必进口或运输到发电厂。发电厂实际上位于它的燃料源之上。 地热发电厂也是基底负载权力。基本负载电力是电力公司必须全天提供的电力。

6.地热能与环境

地热能是一种对环境几乎没有损害的可再生能源。 地热蒸汽和热水确实含有天然存在的痕量硫化氢(一种闻起来像臭鸡蛋的气体)和其他高浓度有害气体和化学物质。地热发电厂使用“洗涤器”系统来净化空气中的硫化氢和其他气体。有时这些气体会转化成适销产品,如液体肥料。新型地热发电厂甚至可以将这些气体注入地热井。 地热发电厂不像化石燃料发电厂那样燃烧燃料发电。地热发电厂排放的二氧化碳不到燃煤电厂排放的1%到4%。



机动车和化石燃料工厂排放的硫化合物也是酸雨的主要来源。另一方面,地热发电厂排放的含硫化合物只有煤和石油发电厂的1%到3%。精心设计的双循环发电厂完全没有排放物。 地热发电厂与许多环境兼容。它们建在沙漠、庄稼中间和山林中。 地热开发通常被允许在联邦土地上进行,因为它不会严重损害环境。然而,在获得许可之前,必须进行研究以确定植物可能对环境产生的影响。国家公园的地热特征,如黄石公园和拉森国家公园的间歇泉和喷气孔,受法律保护,因此这些地区不开采地热能源。


军机处留级生


地热来自46亿年前地球深处的天然放射能,放射性元素会释放粒子,比如电子,这些粒子与岩石中的原子碰撞岩石温度升高,而岩石很容易保存热量,几百年后高温熔化了金属物质,沉入地心形成地核。


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静力场穿越静力体,不只是相互间传动.抑制.牵制,静力场穿越静力体还能使静力体释放热能。地球的热能,是来源于恒星太阳静力场自转穿越地球内核中静力体微观结构,与静力场梯度推斥地球内核体中静力体微观结构而释放热能;还有银河系静力场自转穿越地球外层圈中静力体微观结构,与静力场梯度推斥地球外层圈中静力体微观结构而释放热能。也就是恒星太阳静力场自转.梯度推斥穿越地球与银河系静力场自转.梯度推斥穿越地球而使地球运动.释放热能。


宇恒七


从45亿年前太阳系诞生之初,整个太阳系所有星球那可真是灯火璀璨,我们的地球和月亮的表面都是岩浆沸腾,从远处看月亮像灯泡,地球像灯笼被大气雾团笼罩着。月亮体积小在27亿年前吐出最后一次岩浆终结了地质运动, 地球在15亿年前冷却出地层表面,谁要是说有史前文明那都是废话。10 亿年前水才落下地球,有机化合物的生命才刚萌化,5 亿年前地球处在温室效应中,地球两极都适合生物的生长和生存,地球总的趋势是逐步变冷。人类应当斬缓地球变冷,而不是怕变热,巴黎协定就是一个笑话。


与你奇思妙想


地球内部热量的来源来源主要有以下几个:

1、放射性元素的衰变。比如U、Th、K等元素都有一些放射性的同位素,衰变的时候会产生大量的热量。这种能量的产生主要集中在大陆地壳中,约占大陆地区地表热流的一半。虽然现在理论认为地幔和地核中放射性元素含量较低,但是因其体积很大,产热也是很可观的。

2、重力势能。其实,在地球内部(尤其是下地幔和地核)一直在有比较重物质向下运移,其重力势能转化为了热能。这种过程在地球早期更甚。还有小行星撞击带来的动能转换。

3、相变热。地球的外核是液体,但是它一直在结晶固化,一些物质由液体变成了固态晶体,凝固释放一部分热量。

4、地球行成时的原始热量。

还有一些其他的方式产生热量,比如一些化学反应,比如有些煤矿一直在燃烧。但主要是以上几个。


萌萌的普朗特


地热是放射性元素长期稳定放射的。放射性元素是维持地球生命的能量来源,由于放射性元素的半衰期长达几十亿年,所以,能够提供源源不断的稳定的热能。这是地球无偿提供给人类的清洁能源。可惜人类的利用率还很低,对地热的研究也不是很充分。

这是人类的惰性造成的,因为有可移动使用方便的化石能源,开采相对困难,又不可灵活运用的地热资源,开发的热情自然不高。随着化石能源的枯竭,人类开发利用地热资源的春天就要到来。



老张观世界o


1,能量不等于热量。2,地球散热,太阳不断把光子倾泻到地球上,地球的散热和吸热达到动态平衡。