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Fisica · Termodinamica

Il ghiacciaio che scorre perché sotto è caldo

In un ghiacciaio il calore geotermico che arriva dal basso attraversa il ghiaccio per conduzione e raggiunge la superficie. Finché la base resta sotto il punto di fusione il ghiaccio è saldato alla roccia; quando la base arriva alla fusione vi si forma un velo d'acqua, e il ghiacciaio può cominciare a scivolare sul proprio letto.

Si consideri un ghiacciaio di spessore uniforme $H$ appoggiato su un letto roccioso orizzontale, con la superficie alla temperatura media di $-22$ °C.

Dati

  • densità del ghiaccio: 917 kg/m³; conducibilità termica del ghiaccio: 2,2 W/(m·K); calore latente di fusione: $3{,}34\cdot10^{5}$ J/kg
  • flusso geotermico entrante alla base: 0,060 W/m²
  • accelerazione di gravità: 9,81 m/s²
  • alla pressione atmosferica il ghiaccio fonde a 0 °C; la temperatura di fusione varia con la pressione con coefficiente costante $dT_f/dp=-7{,}40\cdot10^{-8}$ K/Pa

Ipotesi

  • Regime stazionario; il calore si propaga solo in verticale, per conduzione, e la conducibilità non dipende dalla temperatura.
  • Il ghiaccio è fermo: si trascurano il trasporto di calore dovuto al suo moto, l'accumulo di neve in superficie e il calore prodotto per attrito o per deformazione.
  • Finché la base non fonde, tutto il flusso geotermico attraversa il ghiaccio fino alla superficie.
  • Sopra la superficie c'è l'atmosfera: la pressione alla base supera quella atmosferica del solo peso della colonna di ghiaccio.

Qual è lo spessore minimo del ghiacciaio per cui la base raggiunge la temperatura di fusione? Esprimi il risultato in metri, arrotondato alle decine di metri.

La tua risposta

Vanno bene sia 3,14 sia 3.14.