2. Calore interno terrestre

2. Calore interno terrestre

1. Flusso termico terrestre

Esistono molte prove del fatto che la Terra al suo interno è calda.

Il calore interno della Terra viene continuamente disperso verso l’esterno attraverso la sua superficie. La quantità di energia termica che sfugge dalla Terra per unità di area e di tempo viene chiamata flusso termico.

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Flusso termico terrestre, Fonte: www.siripro.it/

Il flusso varia da luogo a luogo della superficie terrestre. Le aree dove esso è maggiore sono molto «attive» dal punto di vista geologico. Si pensa che le zone con flusso termico più elevato (ad esempio in corrispondenza delle dorsali oceaniche) siano dovute all’esistenza di correnti convettive nel mantello, cioè a spostamenti di materiale più caldo (e quindi meno denso) che risale da zone profonde.

L’origine di questi giganteschi rimescolamenti di materiale va cercata nelle differenze di temperatura che esistono in zone diverse del mantello, causate, tra l’altro, da una distribuzione non omogenea degli isotopi radioattivi. Le placche litosferiche, nei loro spostamenti, rispondono a questi movimenti del mantello. 

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Correnti convettive, Fonte: https://slideplayer.it/

La presenza di isotopi radioattivi all’interno dei materiali della Terra crea questo calore. Un isotopo è un atomo che presenta lo stesso numero di protoni e lo stesso numero di elettroni ma un diverso numero di neutroni. Questa energia emessa dagli isotopi radioattivi si trasforma in calore che fluisce dalla superficie della Terra.

2. La geotermia

L’energia geotermica è calore all’interno della terra. La parola geotermia deriva dalle parole greche geo (terra) e therme (calore). L’energia geotermica è una fonte di energia rinnovabile perché il calore viene continuamente prodotto all’interno della terra. Le persone usano il calore geotermico per fare il bagno, per riscaldare gli edifici e per generare elettricità.

Il lento decadimento delle particelle radioattive nel nucleo terrestre, un processo che avviene in tutte le rocce, produce energia geotermica.

La terra ha quattro parti o strati principali:

  • un nucleo interno di ferro solido che ha un diametro di circa 1.500 miglia;
  • un nucleo esterno di roccia fusa calda chiamato magma che ha uno spessore di circa 1.500 miglia;
  • un mantello di magma e roccia che circonda il nucleo esterno che è di circa 1.800 miglia di spessore;
  • una crosta di roccia solida che forma i continenti e i fondali oceanici che è spessa da 15 a 35 miglia sotto i continenti e da 3 a 5 miglia sotto gli oceani.

La temperatura terrestre aumenta con la profondità dalla superficie al nucleo. Questo graduale cambiamento di temperatura è noto come gradiente geotermico. Nella maggior parte del mondo, il gradiente geotermico è di circa 25° C per 1 chilometro di profondità (1° F per 77 piedi di profondità). 

Se le formazioni rocciose sotterranee vengono riscaldate a circa 700-1.300° C (1.300-2.400° F), possono diventare magma. Il magma è roccia fusa (parzialmente fusa) permeata da bolle di gas e gas. Il magma esiste nel mantello e nella crosta inferiore, e talvolta bolle in superficie come lava.

Il magma riscalda le rocce vicine e le falde acquifere sotterranee. L’acqua calda può essere rilasciata attraverso geyser, sorgenti calde, prese d’aria del vapore, prese d’aria idrotermali subacquee e vasi di fango.

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Foto di Geyser, Fonte: https://anteritalia.org/

Queste sono tutte fonti di energia geotermica. Il loro calore può essere catturato e utilizzato direttamente per il calore, oppure il loro vapore può essere utilizzato per generare elettricità. L’energia geotermica può essere utilizzata per riscaldare strutture come edifici, parcheggi e marciapiedi.

Gli scienziati hanno scoperto che la temperatura del nucleo interno della terra è di circa 10.800 gradi Fahrenheit (° F), che è calda come la superficie del sole. Le temperature nel mantello vanno da circa 392° F al confine superiore con la crosta terrestre a circa 7.230° F al confine mantello-nucleo.

La crosta terrestre è spezzata in pezzi chiamati placche tettoniche. Il magma si avvicina alla superficie terrestre vicino ai bordi di queste placche, che è dove si verificano molti vulcani. La lava che erutta dai vulcani è in parte magma. Le rocce e l’acqua assorbono il calore del magma in profondità nel sottosuolo. Le rocce e l’acqua che si trovano più in profondità nel sottosuolo hanno le temperature più alte.

Per produrre energia dall’energia geotermica, i pozzi vengono scavati a un miglio di profondità in serbatoi sotterranei per accedere al vapore e all’acqua calda lì, che possono quindi essere utilizzati per azionare turbine collegate a generatori di elettricità. Esistono tre tipi di centrali geotermiche: vapore seccoflash binario.

Il vapore secco è la più antica forma di tecnologia geotermica e toglie il vapore dal terreno e lo utilizza per azionare direttamente una turbina. Gli impianti flash utilizzano acqua calda ad alta pressione in acqua fredda e a bassa pressione, mentre le piante binarie passano acqua calda attraverso un liquido secondario con un punto di ebollizione inferiore, che si trasforma in vapore per azionare la turbina.

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Centrale Geotermica, Fonte: https://www.rosarioberardi.it/

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