5.3 Примеры задач о распространении тепла в почве.

1. Сравнение суточных и годовых колебаний, для которых , показывает, что , то есть, глубина проникновения годовых колебаний при одинаковой амплитуде на поверхности была бы в 19,1 раза больше глубины проникновения суточных колебаний.

2. Определим запаздывание годового колебания температуры на глубине 4m при .

Дано: Решение

3. Задача определения возраста Земли.

Предполагаем, что изначально Земля является расплавленным шаром, следовательно -начальная температура (температура плавления горных пород). Вначале рассмотрим одномерное уравнение теплопроводности.
Уравнение теплопроводности в трехмерном пространстве будет рассмотрена в разделе 5.4.

-начальное условие

-краевое условие.

(Считаем, что энергия остывающей Земли уходит в космос, т.е. в бесконечное пространство)

-общее решение.

Общее решение было получено методом подобия в разделе 5.1.

На настоящий момент, температура Земли растёт с глубиной в соотношении 30 С на 100 м.

.

Отсюда находим - время прошедшее с начала остывания Земли.

Этот результат меньше реального возраста Земли в силу приближенности модели, но по порядку величины он правильный.

 

  назад главная страница вперед