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地球科学中的热力学之热传导系数

行星地壳和岩石圈的热演化很大程度上受控于热传导速率。其主控物理参数就是 热传导率热扩散率 。 很多地球岩石圈的热模型都假设了热扩散率和热传导率为一个常数,但事实上这两个热力学参数是温度的函数 [1] 。 Whittington等(2009) [1] 给出了大陆地壳热传导率和热扩散率随温度变化的实验数据和模型, 结果表明岩石的热扩散率从背景温度条件下的1.5-2.5迅速降低为中地壳温度条件下的0.5,这个值是以往模型假设中的一半。 因此推断在中地壳到下地壳的这个温度条件下形成了更有效的热隔离(绝热层)。通过计算发现热传导率随温度的负增长比热扩散率小一些, 这是因为比热容也是随着温度增大而增大的。尽管如此,从地表到石英 \(\alpha - \beta\) 相变带(transition),热传导率也是降低了50%之多。

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