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El calor interno de la Tierra, parte 2

imagenvolca1Siendo ésta la segunda parte de un tema, es obvio que deberán comenzar leyendo el post anterior, si es que no lo han hecho ya antes.

¿Dónde  se origina el calor interno de la Tierra?

Como en muchos otros procesos, y mal que le pese a Dayana, la generación del calor no responde a una causa única sino a un abanico de posibilidades y a su eventual convergencia.

Entre las principales fuentes de calor interno pueden mencionarse:

  • Fricción y rozamiento: cuando grandes volúmenes de roca se desplazan unos contra otros, se libera una gran cantidad de calor. Este fenómeno es intuitivamente reconocido por cualquier persona, cuando se frota las manos para calentarlas en un día de invierno.
  • Presión por sobrecarga de materiales: un aumento importante de la presión conlleva también un aumento de temperatura, según un efecto que para el aire se conoce como calentamiento adiabático. Por extensión suele aplicarse el mismo término para igual efecto sobre otras sustancias.
  • Reacciones químicas exotérmicas: se denomina así a las que desprenden calor. Si bien la mayoría de las veces gran parte del calor liberado de esta forma puede estar compensándose con reacciones endotérmicas (las que absorben calor desde el medio), puede en determinados sitios y circunstancias producirse un aumento local de la temperatura.
  • Desintegración de elementos radiactivos: éste es, con mucho, el agente cuyo aporte resulta más significativo para generar calor. En efecto, las reacciones que conducen desde un isótopo inestable a uno estable, implican constantes emisiones de energía que producen aumento sensible en la temperatura.

  • Ascenso del calor del núcleo y manto profundos. Este punto será tema de discusión muchas veces.

¿Esto ocurre en todo el interior terrestre?

Un cálculo sencillo permite establecer que: si por cada 100 m de descenso en la corteza terrestre, la temperatura aumenta 3 °C en promedio, por cada kilómetro habría un aumento de 30° y a los 100 km, con  temperaturas de 3000 °C aproximadamente, prácticamente todos materiales estarían fundidos, lo cual no se corresponde con la realidad.

De esta objeción surge la conclusión de que la validez de los conceptos de grado y gradiente geotérmico, (definidos en el post anterior) no puede hacerse extensiva a toda la esfera terrestre, sino exclusivamente a las profundidades más someras.

Esto es así porque los materiales radiactivos, responsables de la mayor parte del calentamiento están efectivamente concentrados a escasa profundidad, haciéndose más raros con el descenso.

Por otra parte, los materiales radiactivos son más abundantes en las rocas ácidas propias de la corteza continental, que en las rocas básicas de la corteza oceánica.

Por esta razón, durante mucho tiempo se especuló que los fondos oceánicos serían deficitarios en calor, hasta que las primeras mediciones directas realizadas en la década del 50, permitieron establecer que esto no ocurría en la realidad.

Muy por el contrario, en determinados lugares (próximos a las dorsales oceánicas) el flujo calórico era más intenso que bajo los continentes.

La explicación de este fenómeno permitió probar la existencia de corrientes convectivas que movilizan los materiales calentados, con lo cual la distribución real del calor no necesariamente responde a las causas originales de generación, sino que tiene un diseño complicado y dinámico, responsable en buena medida de toda la tectónica global.

Es obvio, entonces que serán temas estelares en próximos posts, pero por hoy, los despido, con un abrazo, Graciela.

El calor interno de la Tierra, parte 1

imagen1piroclasLos que son asiduos visitantes del blog saben ya que todos los procesos se interrelacionan, debido a la complejidad del sistema que pretendemos comprender, y por eso mismo pueden imaginar que si ahora traigo a colación este tema, es porque será un basamento importante para otros por venir, y saben también que los mandaré a revisar conceptos ya posteados, para comprender mejor este texto.

Los puntos que deberían repasar son las nociones de ciclo endógeno y exógeno, por un lado; y las de calor, temperatura y sus modos de medición por el otro.

El tema de hoy es muy importante pero un poco largo, por lo cual lo he dividido en dos partes que serán los posts de este lunes y el próximo, y que representan los primeros de los tópicos relativos a la energía de la Tierra y sus principales manifestaciones.

Entre ellas, el vulcanismo que últimamente está manifestando  su importancia e impacto sobre la vida cotidiana, de manera espectacular, y que por eso mismo me interesa analizar un poco más sistemáticamente. Para fundamentar ese análisis introduzco estos temas.

Otras expresiones de esa energía interna son la gravitacional, la electromagnética y la radiactividad.  A todas ellas las iremos conociendo lentamente, como ya estamos haciendo con la energía sísmica.

Pero vayamos a lo nuestro sin más preámbulos.

¿A qué hacemos referencia al hablar de energía geotérmica?

A aquella porción de la temperatura de la tierra que resulta de procesos internos generadores de calor. La que procede en cambio de la radiación solar, se incluye en el análisis del calor externo, y más adelante será también motivo de nuestras charlas.

¿Hay relación entre las dos principales fuentes de calor?

Obviamente, el calor interno y externo se interrelacionan, y hasta cierto punto se influyen mutuamente, como puede comprobarse en los micro climas dependientes de zonas termales, en los cuales la temperatura ambiente responde en parte a una radiación solar y en parte a la energía geotérmica.

En la superficie terrestre, la temperatura reinante depende en su mayor parte del calentamiento solar, y es al fin un balance entre éste y las condiciones del medio físico (incluyéndose aquí cualquier anomalía geotérmica); pero al descender en el interior de la corteza, la temperatura comienza a independizarse de los cambios climáticos, para empezar a responder a otros factores relacionados con la propia tierra.

Existe un cierto punto donde ambos aportes alcanzan un relativo equilibrio próximo al cero, y la temperatura resultante es bastante estable.

Es esa profundidad donde los cambios atmosféricos ya no tienen incidencia, y las variaciones del calor interior todavía no son notables, salvo en situaciones muy particulares y/o acotadas en el tiempo.

En julio del año 1783, se colocó en el subsuelo del observatorio de París, en la cota de -28 m, un termómetro que marca una temperatura casi constante desde entonces, de 11,8° centígrados, la cual representa la temperatura media anual del lugar.

Se han realizado mediciones parecidas en otras latitudes, pudiendo así deducirse la existencia de una capa denominada isotérmica, en la cual la temperatura permanece invariable a lo largo de todo el año.

La profundidad de esta capa varía con las condiciones climáticas de cada lugar. En climas tórridos puede encontrarse a no más de 1 m de profundidad mientras que en Buenos Aires alcanza los 18 y en las regiones circunpolares, los 30 a 35.

Una vez superada la capa isotérmica, la temperatura de la tierra comienza a aumentar por su propio calor interno.

Esto se conoce desde la más remota antigüedad, y de una manera puramente empírica, según lo detectaban los mineros, al bajar a niveles cada vez más profundos de explotación.

¿Qúe significan los términos Grado y Gradiente Geotérmico?

El incremento  de temperatura se define con dos valores recíprocos: el gradiente y el grado geotérmico.

El grado geotérmico corresponde al aumento de temperatura que se alcanza al bajar 100 m perpendicularmente a la superficie. Su promedio es de unos 3° centígrados. Obviamente como ya lo hemos expresado, se mide en grados de temperatura.

El gradiente geotérmico se mide  en cambio en metros, y se define como la distancia que hay que descender para que la temperatura aumente 1 °C. En promedio se estima en 30 a 33 m.

Tanto el grado como gradiente geotérmico son altamente sensibles a las condiciones del lugar, razón por la cual tienen una gran variabilidad. El menor gradiente geotérmico registrado ronda los 6 m y el máximo supera los 400.

Los factores que inciden para esta gran variabilidad están en algunos casos relacionados con el propio origen del calor (movilidad y composición de los materiales, contenido en elementos radiactivos, proximidad de centros ígneos, etcétera); y en otros, tienen que ver con la respuesta térmica al calentamiento (calor específico, conductividad térmica, cercanía a la costa, presencia de calotas glaciarias, etc).

No obstante, en muchos casos tal distinción es imposible, ya que los factores son interdependientes, como por ejemplo composición y conductividad térmica.

Bien, según creo, pueden ir a descansar por hoy, ya que lo que sigue lo veremos el próximo lunes. Un abrazo, Graciela.

Si utilizan este texto, pueden citar directamente el blog, o el apunte original desde el cual lo he modificado para ustedes, y que también me pertenece:

Argüello, Graciela.1997. “La Tierra como cuerpo planetario individual” Cuadernillo didáctico Nº III, para circulación interna en la U.N.R.C.

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