3.8. Тепловые свойства горных пород

Поглощение породами тепла сопровождается повышением кинетической энергии молекул и атомов и фиксируется изменением температуры породы.

Тепловые свойства пород характеризуют способность пород передавать и поглощать тепло и изменять свои размеры при повышении температуры.

Основными тепловыми свойствами горных пород являются теплопроводность, теплоемкость, тепловое линейное расширение, тепловое объемное расширение.

Передача тепла (теплопроводность) в горных породах происходит в результате непосредственного взаимодействием молекул, атомов и ионов, находящихся в тепловом движении. Амплитуда колебаний молекул и ионов с ростом температуры увеличивается. При этом наблюдается прямо пропорциональная зависимость между количеством теплоты dQ, переходящей во внутреннюю энергию тела, и приростом температурыdT:

3- 8

где С– коэффициент пропорциональности – показатель, называемыйтеплоемкостью телаи характеризующий изменение его тепловой энергии при изменении температуры на один градус.

Величина С, отнесенная к единице массыmнагреваемого объема,называется удельной теплоемкостью породы с

3- 9

Количество теплоты dQ,переходящей из одной части образца с температурой T₁к другой части образца с температурой T₂через площадку ΔS за определенный промежуток времениdt.В случае стационарного потока тепла ()определяется по формуле:

3- 10

где λ – коэффициент теплопроводности данной породы;

- градиент температуры вдоль оси Х.

Выражение dQ/Sdt=q, показывающее какое количество теплоты протекает в единицу времени через площадкуΔS,называется удельным тепловым потоком.

С учетом этих преобразований коэффициент теплопроводности для горной породыпримет видили λ =q/gradT

Горные породы являются плохими проводниками тепла. Обычно их теплопроводность зависит от минерального состава, плотности, влажности и температуры. Увеличение плотности осадочных пород на 15-20% повышает коэффициент теплопроводности примерно в 2 раза.