UN-GEOCIENCIAS FUNDAMENTACIÓN GEOFÍSICA

Taller - Calor

I. La capacidad calorífica del agua es 4190 J/kg°K, la de la plata 234 J/kg°K.

Cuánto cambiará la temperatura de 0,001kg de agua si se le suministran 50J? Y la

de 0,001kg de plata?

II. Suponiendo un gradiente geotérmico constante para toda la Tierra de

25°C/km, ¿qué porcentaje del volumen de la Tierra estaría a mayor temperatura

que la temperatura de fusión de la lava a presión atmosférica? ¿Por qué el interior

de la Tierra no está totalmente fundido?

Para los siguientes ejercicios referirse a Fowler, Capítulo 7.

III. Estime la Tabla 7.2 para 4000 Ma y 4500 Ma. Haga una gráfica de las

abundancias relativas de los isótopos radiactivos en el tiempoy una de la

generación de calor en el tiempo. Discuta las implicaciones de la generación de

calor relativa en esta tabla y en la gráfica, particularmente con la Tierra en el

Arqueano. (Sección 7.7.2).

Ecuación 6.5:

N=N oe− λt

donde N es el número de átomos en el tiempo t y No es

el número de átomos en t=0.

IV. Considere una columna unidimensional de material en equilibrio térmico (es

decir, la temperatura en cualquier punto es estacionaria). Para esta situación es

válida la ecuación:

∂2T∂ z2

=− Ak

Solucione esta ecuación diferencial de segundo orden con las siguientes

condiciones de contorno: 1) T=25°C en z=0 y, 2) flujo de calor Q=−k ∂T

∂ z=−Qo

con

Qo=60 mW/m2 en z=0.

V. Calcule una geoterma de equilibrio para una ecuación unidimensional de

flujo de calor dadas las siguientes condiciones de contorno: 1)

∂T∂ z

=25 °Ckm−1

en

z=0 y, 2) T=800°C en z=35km. Dibújela.

Suponga que la conductividad generación interna de calor es 1mW/m3 y la

conductividad térmica es 3Wm-1°C-1.

VI. Calcule y dibuje la isoterma de 800° para una placa 80 km de espesor, que

subduce a una velocidad de 5cm/yr y con una difusividad térmica de 10 -6 m2/s.

Discútala.