Quanto tempo o mundo pode funcionar com energia geotérmica?

O que diabos é a capacidade de calor específico? Este é um termo que indica a quantidade de energia por massa por grau Celsius que um objeto possui. Depende apenas do tipo de material. Se você tem um grama de água e um grama de isopor na mesma temperatura, a água terá mais energia porque possui uma capacidade de calor específica mais alta. Isso significa que você precisa conhecer o tipo de material do qual está obtendo energia; para geotérmica, é principalmente rocha perto da superfície e ferro no núcleo.

Para o interior da Terra, essa energia térmica vem de duas fontes: gravidade e radioatividade. A parte da gravidade tem a ver com a formação do planeta. As coisas no início do sistema solar tinham uma atração gravitacional por outras coisas, de forma que “caíam” juntas. Enquanto pedaços de matéria se moviam juntos, eles aumentavam a velocidade e colidiam, ficando mais quentes.

Então, você passa por esse processo de mudança da energia potencial gravitacional para um aumento na energia cinética e, finalmente, um aumento na energia térmica. A mesma coisa acontece quando você deixa cair algo no chão. O objeto pode ter começado com energia potencial gravitacional, mas acabou no chão com uma temperatura um pouco mais alta. Foi o que aconteceu com a Terra.

OK, mas isso foi há muito tempo. Por que ainda está quente? É verdade que a Terra está esfriando há 5 bilhões de anos, irradiando energia para o espaço. Mas a razão de ainda estar quente por dentro tem a ver com a física da escala. Em suma, coisas grandes não são como coisas pequenas. A energia térmica no interior da Terra é proporcional à sua volume, que escala como o cubo do raio do planeta (r³) A perda radiante de energia passa pela superfície da Terra, que é proporcional ao quadrado do raio (r²)

O que isso significa: se você dobrar o raio, a energia térmica aumenta em um fator de 8 (= 2³), mas a área da superfície aumenta apenas por um fator de 4 (= 2²) Portanto, quanto maior o objeto, mais tempo leva para esfriar. É por isso que o interior da lua é muito mais frio que o da Terra.

A formação gravitacional da Terra não é suficiente para explicar sua temperatura interior atual. A outra fonte de energia é o decaimento radioativo de alguns elementos mais pesados, como urânio, tório e potássio.

Então, quanto tempo levaria para usar toda a energia térmica do nosso planeta? Isso depende da quantidade e da rapidez com que a esgotamos.

Quanto Há?

Vamos começar estimando a energia térmica total na Terra. Só para esclarecer, as estimativas são como cebolas – não, porque não fazem você chorar. É porque as estimativas têm camadas. (Os parfaits também têm camadas, e não fazem você chorar.)

Na camada mais externa desse problema de estimativa, posso apenas usar algumas suposições grosseiras. Eu gosto de começar simples e ver até onde chego; você sempre pode detalhar e complicar as coisas mais tarde, se parecer necessário. Então, vamos começar com os seguintes dados: