Energia interna de la tierra,

La edad de la Tierra (2): lord Kelvin y la disipación de calor Un planeta con canas

El genial William Thomson, Lord Kelvin escribió por vez primera acerca del calor de la Tierra con sólo 16 años, en 1844, señalando que si se asume que la Tierra es un cuerpo sólido enfriándose desde su temperatura inicial muy elevada, entonces midiendo esa disipación de calor se puede conocer la antigüedad del planeta.

En 1862 Kelvin, realizando una serie de complejos cálculos determinó que la edad de la Tierra oscilaba en una banda entre 24 millones de años y 400 millones de años. Estos cálculos se llevaron a cabo aplicando el principio de la conservación de la energía, al cual añadió tres hipótesis: (i) que la Tierra es un cuerpo rígido, (ii) que es un cuerpo homogéneo y (iii) que no existe ninguna otra fuente de energía que proporcione calor.

Durante muchos años Kelvin defendió su postura, incluso en los momentos en los que ésta empezó a ser insostenible. La tercera hipótesis que llevó a elaborar su teoría no era correcta. En sus cálculos no se incluyó el efecto de calentamiento por decaimiento radioactivos, ya que se desconocía el fenómeno en aquella época. El descubrimiento de la radiactividad, Henri Becquerel ofreció la pista definitiva, permitiendo que Ernest Rutherford, utilizando el método de lord Kelvin, pero ya basado en premisas adecuadas, descubriera que el mundo era mucho más “viejo”.

Los primeros indicios acerca de la radiactividad no fueron aceptados por Kelvin, hasta el punto que nombró a Roentgen (descubridor de los rayos X) un engañador. (Kelvin: “Los rayos del señor Roentgen se van a descubrir como embeleco”).

En 1904, Rutherford fue invitado a dar una conferencia sobre las nuevas revelaciones ante una distinguida audiencia entre la que se encontraba el formidable Lord Kelvin que contaba entonces con ochenta años. Rutherford tenía mucho respeto por Kelvin. Su presencia le provocaba cierta inquietud. Según sus propias palabras, manejó aquella delicada situación de la siguiente manera:

Para mi alivio, Kelvin se quedó dormido, pero cuando llegué al punto importante vi incorporarse al viejo astuto, abrir un ojo y echarme una mirada siniestra. Entonces tuve una súbita inspiración y dije:
- Lord Kelvin había puesto un límite a la edad de la Tierra, siempre que no se descubriera ninguna nueva fuente de calor. Esa profética observación alude a lo que estamos considerando esta noche, la radiactividad.
- El viejo me sonrió.
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Todavía dos años más tarde, Kelvin expresó dudas acerca de que la radiactividad pudiera realmente explicar la energía extra. Otro gran físico, Lord Rayleigh, invitó a Kelvin a aceptar una apuesta de cinco chelines a que antes que hubieran pasado seis meses declararía que Rutherford estaba en lo cierto. Antes de ese tiempo, Kelvin reconoció su pérdida, la confesó en público ante la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia y pagó sus cinco chelines. Aquí Kelvin demostró la grandeza que los gigantes de la ciencia poseen.
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La hipotesis de Lord Kelvin, era elegante y sencilla. Le habia consagrado como un respetable cientifico, y llevaba mas de 60 años defendiendo esta hipotesis.

A pesar de ello Lord Kelvin no tubo ningun reparo en reconocer que estaba equivocado y pagar los 5 chelines de la apuesta.

¿Os imaginais que Santiago Carrillo afirmase que el comunismo es un error y apostase por la mano invisible del mercado?
¿O que el Santo Padre reconociese que Ala es el unico dios verdadero y Mahoma su profeta?
¿O que Alfredo Di Stefano se corvirtiese en un ferviente Culé?

La ciencia se diferencia de la religión o de las ideologias en que es Falsable. Es posible demostrar que una idea es erronea.
 
Baquinjam Palas dijo:
Alguien me puede dar una respuesta convincente a cual es el origen de la energia interna de la tierra?.

La unica explicacion que he encontrado es que todivia no le ha dado tiempo a enfriarse, y yo por lo menos no me lo creo.

Si 4.500 millones de años no es tiempo suficiente para que se enfrie una pequeña bola que anda dando vuelta por un espacio frio, pues vamos, que no me cuadra.

Tiene que haber una fuente interna de energia, pero no encuentro la respuesta.

Saludos.
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También está el decaimiento radiactivo de elementos como el uranio, no sólo es el proceso de enfriamiento (que consiste en echar calor al exterior, por ejemplo, volcanes y el calor de la superficie)

I. LAS FUENTES DEL CALOR TERRESTRE
 
Baquinjam Palas dijo:
Alguien me puede dar una respuesta convincente a cual es el origen de la energia interna de la tierra?.

La unica explicacion que he encontrado es que todivia no le ha dado tiempo a enfriarse, y yo por lo menos no me lo creo.

Si 4.500 millones de años no es tiempo suficiente para que se enfrie una pequeña bola que anda dando vuelta por un espacio frio, pues vamos, que no me cuadra.

Tiene que haber una fuente interna de energia, pero no encuentro la respuesta.

Saludos.
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La termodinámica es tu hamija! :roto2:
 
Baquinjam Palas dijo:
Si que han dado en el hilo una serie de explicaciones de varios tipos sobre el asunto y la conclusion que saco es que la respuesta no es tan sencilla como pueda parecer.

A ver. Si yo pongo un cuerpo caliente en un entorno de menor temperatura (me da igual que sea un termo o la leche estropeada), con total seguridad se ira enfriendo hasta que las temperaturas se igualen; a no ser que haya una serie de procesos quimicos, fisicos, radiactivos o de la forma que sea que desprendan por lo menos la energia que se disipa, para que la temperatura se mantenga. Y eso tambien es aplicable a la tierra.

............son cosas de las que desconoces su funcionamiento (acabas de decir). En el fondo esa es la pregunta.

AH!. Si hubiera vivido en otro tiempo lo mas seguro es que ahorra.................estaria perecido

Saludos.
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Ya, pero es que tu experiencia personal dudo que se base en cuerpos que pierden el calor única y exclusivamente por radiación. La Tierra está en el espacio vacío y no pierde apenas masa, así que esa es la única forma que tiene.

Si coges el termo perderá por conducción a la mesa y por convección del aire a su alrededor. Normal que se enfríe rápido.

Ahora ponte a enfríar algo a base de radiar calor. La cosa ya tarda más y, como te digo, no tiene nada que ver con tu experiencia personal. Así que eso para empezar. Luego le sumas las otras cosas que te han dicho (diferentes capas, decaimiento radiactivo, etc) y comprenderás por qué los geólogos dicen lo que dicen.

A estos temas hay que entrar con humildad y pensar que los señores que han estudiado varios años de su vida dicen las cosas porque tienen motivos. A veces se equivocan con los motivos, pero eso pasa muy pocas veces y no es precisamente alguien que no tenga ni idea el que va a descubrir el fallo.
 
Última edición:
Sin contar con que un cuerpo radía por su superficie (2D), pero acumula calor en su masa (volumen - 3D). Cuanto más grande es el cuerpo, mejor retiene el calor.

Por eso el calor retenido por los planetas, incluso sin otras consideraciones, puede durar millones de años.
 
Pinchazo dijo:
Sin contar con que un cuerpo radía por su superficie (2D), pero acumula calor en su masa (volumen - 3D). Cuanto más grande es el cuerpo, mejor retiene el calor.

Por eso el calor retenido por los planetas, incluso sin otras consideraciones, puede durar millones de años.
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"Agravado" por la menor relación sup/vol de los cuerpos esféricos.
 
Ahora digo la mía y complico el tema.

En mi opinión, intuición tan solo, el que la tierra mantenga o mejor dicho genere nueva calor tiene relación con la gravedad.

En el interior del planeta se debe concentrar en un punto máximo toda la atracción que posee la masa del planeta tierra. En esas zona la alta gravedad debe de producir una especie de "rozamiento" que genera calor como forma de disipar la energía de la gravedad.

Ala ya lo he soltado
 
Perturbado dijo:
Ahora digo la mía y complico el tema.

En mi opinión, intuición tan solo, el que la tierra mantenga o mejor dicho genere nueva calor tiene relación con la gravedad.

En el interior del planeta se debe concentrar en un punto máximo toda la atracción que posee la masa del planeta tierra. En esas zona la alta gravedad debe de producir una especie de "rozamiento" que genera calor como forma de disipar la energía de la gravedad.

Ala ya lo he soltado
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El mecanismo que describes(La masa se comprime por acción de la gravedad y esta compresión genera calor)explica la generación de calor en algunos cuerpos celestes como las acondroplásicas pardoes.

Lord Kelvin también lo aplico para explicar por que el sol brilla e incluso para fijar su edad (Se equivoco al no tener en cuenta las reacciones nucleares que se dan en el interior del mismo, pero eso no quita para que su razonamiento fuese genial)

Pero en el caso de la tierra, este mecanismo no es valido por un pequeño detalle. La tierra es SOLIDA, y no gaseosa. Los sólidos son muy poco compresibles, por lo que la gravedad apenas comprimirá la tierra y por tanto la generación de calor sera ínfima.(aunque no sea nula)
s
 
Un par de cuestiones más para darle vidilla al tema y para ver si podemos sacar algo más en claro.

Como sabemos de que esta hecho el interior de la tierra ?? que metodos y técnicas hemos utilizado para comprobarlo ???

Por que hay más gravedad en lo alto de una montaña que en fondo del mar ???

Saludotes
 
Perturbado dijo:
Ahora digo la mía y complico el tema.

En mi opinión, intuición tan solo, el que la tierra mantenga o mejor dicho genere nueva calor tiene relación con la gravedad.

En el interior del planeta se debe concentrar en un punto máximo toda la atracción que posee la masa del planeta tierra. En esas zona la alta gravedad debe de producir una especie de "rozamiento" que genera calor como forma de disipar la energía de la gravedad.

Ala ya lo he soltado
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La gravedad en el centro de la Tierra es nula, ya que ésta disminuye conforme con el radio. Sin embargo la presión en el centro de la Tierra se calcula:
Image20.gif



Una presión para nada muy grande.


s2.


La aceleración de la gravedad en el interior y en el exterior de una distribución esférica y uniforme de masa
 
alb. dijo:
El mecanismo que describes(La masa se comprime por acción de la gravedad y esta compresión genera calor)explica la generación de calor en algunos cuerpos celestes como las acondroplásicas pardoes.

Lord Kelvin también lo aplico para explicar por que el sol brilla e incluso para fijar su edad (Se equivoco al no tener en cuenta las reacciones nucleares que se dan en el interior del mismo, pero eso no quita para que su razonamiento fuese genial)

Pero en el caso de la tierra, este mecanismo no es valido por un pequeño detalle. La tierra es SOLIDA, y no gaseosa. Los sólidos son muy poco compresibles, por lo que la gravedad apenas comprimirá la tierra y por tanto la generación de calor sera ínfima.(aunque no sea nula)
s
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Si tal como se dice la corteza de la tierra es un buen aislante, esta mínima generación de calor podría se suficiente para mantener el interior caliente. Es posible que en el epicentro de la tierra sea tan caliente que aparte de de tener aledaños líquidos llegase a ser de plasma por la calor generada?

Ciertmente la densidad del los diferentes planetas, y lo cercano, lejano que puedan estar de otros cuerpos masivos, pueda tener relación con la calor interna.

La luna, según tengo entendido, es solida. Pero es posible que su interior, sin llegar a producirse la licuación de sus rocas, pueda tener cierto calor por encima de los 100 grados?

Se ha podido medir de alguna forma la temperatura interior de la luna?
 
DrMiZXu dijo:
Un par de cuestiones más para darle vidilla al tema y para ver si podemos sacar algo más en claro.

Como sabemos de que esta hecho el interior de la tierra ?? que metodos y técnicas hemos utilizado para comprobarlo ???

Por que hay más gravedad en lo alto de una montaña que en fondo del mar ???

Saludotes
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Por sísmica de refracción básicamente y relacionando los coeficientes de refracción con datos de zonas de extrusión, ofiolitas, magmas y a partir de los tipos de meteoritos.
 
traspotin dijo:
La gravedad en el centro de la Tierra es nula, ya que ésta disminuye conforme con el radio. Sin embargo la presión en el centro de la Tierra se calcula:
Image20.gif



Una presión para nada muy grande.


s2.


La aceleración de la gravedad en el interior y en el exterior de una distribución esférica y uniforme de masa
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Gracias, muy interesante.

Me cuesta un poco de entender porque las mates no es lo mío. Planteo una pregunta pues.

En que punto del interior de la tierra se encuentra la máxima aceleración de la gravedad?

Puedes desarrollar la formula para descubrir el punto máximo donde las fuerzas g son máximas?
 
Perturbado dijo:
Gracias, muy interesante.

Me cuesta un poco de entender porque las mates no es lo mío. Planteo una pregunta pues.

En que punto del interior de la tierra se encuentra la máxima aceleración de la gravedad?

Puedes desarrollar la formula para descubrir el punto máximo donde las fuerzas g son máximas?
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Habría que derivar la fórmula e igualarla a cero pero se podría calcular. Deberíamos tener en cuenta que las distintas capas de la Tierra tienen densidades diferentes por lo que habría que hacerla por tramos creo yo y ver cual sería la máxima pero me parece que sería en la superficie.

Edito:

En la página web tienen desarrollada la fórmula. Se iguala a cero la derivada (si existe) y si tiene solución se comprueba si es un máximo o un mínimo (con la segunda derivada). Luego se compara con los valores límites, de la superficie y en en el centro de la Tierra y se comprueba que es máxima en la superficie ya que luego disminuye conforme aumentas la altura. Se ve bien explicada en esta gráfica de la web anterior.

En la figura, se muestra la gráfica del módulo de la aceleración de la gravedad g en función del cociente r/R para el planeta Tierra, G=6.67·10<sup>-11</sup> Nm<sup>2</sup>/kg<sup>2</sup>, R=6.37·10<sup>6</sup> m, M=5.98·10<sup>24</sup> kg. La aceleración de la gravedad en la superficie de la Tierra vale g=9.83 m/s<sup>2</sup>
gravedad8.gif
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La aceleración de la gravedad en el interior y en el exterior de una distribución esférica y uniforme de masa

S2.
 
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DrMiZXu dijo:
Un par de cuestiones más para darle vidilla al tema y para ver si podemos sacar algo más en claro.

Como sabemos de que esta hecho el interior de la tierra ?? que metodos y técnicas hemos utilizado para comprobarlo ???

Por que hay más gravedad en lo alto de una montaña que en fondo del mar ???

Saludotes
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Sabemos que está hecho de algo más denso que la corteza (que son silicatos) porque con la densidad media de ésta en un volumen equivalente al de la Tierra no daríamos cuenta de toda su masa (conocida por que la aceleración de la gravedad depende de ella). Es decir, la densidad va cambiando y es creciente.

Además, la Tierra tiene un campo magnético, por lo que deducimos que hay hierro/níquel (más denso y explica el campo magnético) por cojines.

Luego la existencia del manto la sabemos tanto por las ondas sísmicas como por algunas, muy pocas, rocas que han llegado tan arriba como las kimberlitas en que aparecen los diamantes. Éstos sólo se forman a mucha profundidad y las condiciones de ellas van diciéndonos qué pasa a gran profundidad.

Además la tectónica de placas requiere de un manto determinado (más denso que la corteza y plástico) etc. Son muchas cosas puestas juntas.

Sobre la gravedad distinta a diferentes alturas, para empezar lo que ya han apuntado

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/celeste/gravedad/gravedad.htm

Las fuerzas son vectores. En lo alto de una montaña toda la masa la tienes debajo, es decir, toda la masa tira de ti hacia abajo.

En el fondo del mar parte de la masa la dejas por encima, desde el propio agua hasta las montañas y continentes que te quedan por encima; esos tiran de ti hacia arriba.


También es diferente del ecuador a los polos, siendo máxima en los polos (de ahí el achatamiento) porque en el ecuador tenemos una "fuerza centrífuga" hacia afuera que no existe en los polos, claro.
 
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