挖掘深度与热量

Question

我有个问题是关于离地核不同距离的地下热量。

我想知道是否有一个深度，你可以挖掘热量的减少(由于温度较低)和热量的增加，由于你挖掘的深度，热量的损失与热量的获得是相同的。

以下是我使用的假设:

• 物体的位置越低，它周围的空气就越冷，因此物体的温度也就越低。冷空气倾向于下沉到热空气下面。(我认为在夏天没有空调的情况下，地下室比顶楼更凉爽)。
• 你往地心挖得越深，周围的温度就越高。(虽然一开始可能会有一些温度下降，但我假设当你向地幔或地核挖掘时，你周围的地面就会越热)。

我保持来自太阳和大气的热量不变。是否存在一个确定的深度，在这个深度，热量的损失(来自下落的冷空气)=热量的获得(来自地球的热量)?挖洞的形状是否会影响这种情况发生的深度?

Answer 1

由于以下原因，不同位置的热平衡深度会有所不同:

1. 不同位置地温梯度的差异(岩石散发的热量)。人们普遍认为，全球地温梯度${25 ^o C/km}$和${30 ^o C/km}$之间。在一些位置梯度可以在${15.4 ^o C/km}$和${102.6 ^o C/km}$之间变化。
2. 空气的温度会随着深度的增加而增加auto-compression空气(也称为递减率)．［南非矿山环境工程“，， 1989, pp 403-404]。在空气湿度不发生变化的情况下，由于自动压缩导致的空气干球温度增加为${9.66 ^o C/km}$。
3. 空气的含水量。湿度越大，空气中的热量就越大。
4. 正在挖的洞的通风情况以及移动的空气从洞底移走了多少热量。

5. 从地球表面进入洞内的空气温度

6. 是否存在其他热源，如机械、电气设备、进入孔洞的温水泉和温暖的物体。

7. 洞的年龄和它暴露在通风空气中。新的洞将新鲜的温暖岩石暴露在大气中的空气中，空气最终通过通风带走热量。新洞，或者洞的新延伸，比旧洞温度更高。

孔的形状将更多地取决于其功能和岩土条件，如地面稳定性，而不是温度。

Answer 2

我想对弗雷德的回答补充一点。

物体越低，它周围的空气越冷

不完全准确。以大气为例——地表附近的空气更热。地下室温度较低的原因之一是它们不会暴露在阳光的热量下，这不仅是因为它们的位置较低。

在我看来，最重要的两个是Fred回答中的1和6。从某种角度来看，假设每公里的常规梯度为30度，这意味着在只有2公里的深度，人类可能无法再生存下去。记住，地球的半径超过6000公里，这只是表面上的划痕。