Teksti
Video
Pelit ja leikit
Kilpailu
Äänitallenne
Tehtävä
Tietokirjallisuus
Opettajan ohje

Unohtunut salasana?

 

Oppimistavoite

{{learningObjectiv.description}}

Tehtävä on nyt palautettu

{{assignment.Index}} {{assignment.Type}}

Kommentti

Tehtävät

{{assignment.Comment}}

Mene tehtäviin
print

Maalämmöstä

Luokka-aste 7.-10. luokka Aine Luonnontiede Oppimisen tavoite Teknologiaja tuotanto Teema Energialähteet Aihe Kemia Maa Tyyppi Teksti
Omgeotermi2.jpg

 

Syvällä maapallon sisällä on suuria määriä lämpöä, joka paikoin nousee lähelle pintaa. Tunnemme sen tulivuorina, joista purkautuu laavaa, ja geisireinä, joiden vesi on tulikuumaa. Tätä lämpöä voidaan hyödyntää asuntojen lämmittämiseen ja sähkön tuottamiseen.


Islannissa kolmannes sähköstä tulee maalämmöstä ja kattaa lähes kaiken lämmöntuotannon, kun taas muut Pohjoismaat eivät voi hyödyntää maanalaista lämpöä samassa määrin. Islannissa lämpö on niin selvää ja valmiiksi saatavilla, että sitä on ollut helppo hyödyntää, mutta nyt kiinnostus maan luonnolliseen lämpöön alkaa levitä myös muihin maihin.


Lämpöä maan sisältä


Maapallon keskellä, yli 6 300 kilometriä jalkojemme alla, lämpötila on lähes 5 000 astetta. Niin ainakin lasketaan, sillä kukaan ei ole vielä porannut aivan maapallon keskipisteeseen. Venäläiset tutkijat aloittivat jo vuonna 1970 kokeen, jolla yritettiin kaivaa maapallon vaippaan, joka on 15 kilometriä maanpinnan alapuolella. Vei 13 vuotta päästä 12 kilometrin syvyyteen, ja siellä lämpötila oli jo lähes 200 astetta. Sen pitemmälle ei ole koskaan onnistuttu pääsemään. Lasketaan, että Maan lämpötila nousee noin 24 astetta joka kilometrillä, kun mennään kohti maapallon keskikohtaa. Tämän lämmön taustalla on maapallon synty, jossa planeetta koki valtavan meteorisateen avaruudesta. Se vaikutti pommien tapaan saaden lämpötilan nousemaan ja pinnan sulamaan.


Useimmat alkuaineet, kuten rauta, nikkeli ja kromi, muuttuivat juokseviksi, ja kun jokin muuttuu juoksevaksi, painavimmat aineet putoavat pohjaan – eli kohti maapallon keskipistettä.  Liike luovutti vielä enemmän energiaa ja sai lämpötilan nousemaan lisää. Samalla ulompi kerros jäähtyi hitaasti ja toimi eräänlaisena eristyksenä, joka säilytti lämmön. Jotkin maapallon sisällä olevista aineista olivat tuolloin ja ovat yhä radioaktiivisia, ja siksi nekin luovuttivat lämpöä ympäristöön. Tästä syystä maapallon sisus on tähän päivään asti ollut äärimmäisen kuuma metalleista koostuva massa. Metallit eivät valtavan paineen takia ole juoksevia vaan kiinteitä, vaikka rauta sulaa jo 1 500 asteessa, eli sen lämpötila on yli 3 500 astetta korkeampi kuin sen sulamispiste.


Hyödyntäminen


Lyhyesti sanottuna on kaksi tapaa hyödyntää maanalaista lämpöä. Niissä paikoissa, joissa lämpötila on erittäin korkea melko lähellä pintaa, voidaan porata kaivo suoraan sinne, missä lämmintä vettä on. Tätä kutsutaan tuotantokaivoksi. Paine kaivossa saa aikaan sen, että vesi ja höyry nousevat ylös kohti pintaa. Höyry voi saada turbiinin pyörimään ympäri ja tuottamaan sähköä, kun taas kuuma vesi voidaan johtaa suoraan asuntoihin ja käyttää sitä niiden ja käyttöveden lämmittämiseen. Viimeiseksi vesi johdetaan takaisin sinne, mistä se on tullut, jotta paine ja vesimäärä säilyvät maan alla.


Toinen tapa käyttää maassa olevaa lämpöä on asentaa lämpöpumppu, joka voi saada aikaan sen, että lämpötila vain metrin päässä maanpinnasta on aina 7–8 astetta. Lämpöpumpun letkussa kiertää neste, joka lämmitetään 2–3 asteesta siihen lämpötilaan, joka maalla on – samalla tavalla kuin lämmittäisit jotain käsiesi välissä. Kaksi ainetta, jotka ovat kosketuksissa toisiinsa, siirtävät aina lämpöenergiaa toisiinsa, jotta molemmilla osilla olisi sama lämpötila.


Lämpöpumpussa on tiettyä nestettä, jota kutsutaan jäähdytysnesteeksi ja jolla on erittäin alhainen höyrystymispiste. Tämä merkitsee sitä, että neste höyrystyy jo 5 asteessa. Vesihän muuttuu höyryksi 100 asteessa, mutta jotkin aineet höyrystyvät korkeammissa ja matalammissa lämpötiloissa. Kun aine muuttuu höyryksi, sen ominaisuudet muuttuvat. Se voidaan esimerkiksi asettaa paineen alle, jolloin lämpötila nousee. Tätä periaatetta käytetään lämpöpumpussa.


Toisin sanoen: maapallon lämpö lämmittää nesteen ehkä muutamalla asteella – mutta riittävästi, jotta siitä voidaan saada jäähdytysainetta, jolla voidaan muodostaa höyryä – tai kaasua, joksi sitä oikeammin kutsutaan. Kaasu asetetaan paineen alle ja siitä tulee 80-asteista. Tällä lämmöllä lämmitetään vesi, jota voidaan käyttää vesihanan ja lämpöpattereiden veden lämmittämiseen. Tämä prosessi toistuu koko ajan, kun taas maan lämpö hoitaa vain lämpötilan nostamisen muutamalla asteella.

Kirjaudu sisään lukemaan lisää

Tehtävät

  • Monivalintatehtävä

  • Teematehtävät

    • 1Teematehtävät

       

      Näytä kuvilla ja kuvauksilla, miten maan sisällä olevan energian avulla voidaan tuottaa sähköä ja lämpöä.

    • 2Teematehtävät

       

      Tee juliste maapallon geologisesta iästä ja selitä, miten lämpö maapallon sisällä on syntynyt.

  • Ystäväluokat

    • 1Ystäväluokat

       

      Etsi internetistä kuvia, jotka näyttävät vulkaanista aktiivisuutta maassa, jossa asutte. Maan sisältä tuleva lämpö ei ole jättänyt jälkiä maisemaan vain Islannissa. Lähetä kuvat ystävyysluokallenne ja kommentoi.