¿Por qué los generadores (hechos por el hombre) de calor provenientes de fuentes internas en el sistema de la Tierra causan el cambio climático?

Question

Así que estoy muy lejos de ser un científico del clima, pero siempre me he preguntado, ¿por qué no cosas como calentadores eléctricos, bombillas, etc, contribuyen al cambio climático, o incluso cosas como la aceleración de la descomposición de materiales radiactivos-humana causada factores. Estoy bastante seguro de que es debido a que el equilibrio de ser muy estable, relativamente pequeño de factores que los seres humanos podemos contribuir y puede irradiar al espacio, pero no tengo ni la menor idea.

Un cálculo simple que se me hizo justo ahora, después de pensar en algo más de profundidad a ponerlo de esta manera: Si todos los humanos habían 100x 100W bombillas fluorescentes (5% de eficiencia) cada uno y fueron a dejarlas por un año. Siento que este tal vez un rebasamiento por unos orden de magnitudes, pero mi objetivo es de tener en cuenta otras fuentes de calor que toma el promedio sobre el promedio de los seres humanos Tendríamos salida de Energía en forma de calor: $$E_{heat} = 0.95 * 100 * 100 * (60*60*24*365) * (7.5 * 10^9) = 2.2 * 10^{21} J year^{-1}$$ A continuación, tal vez demasiado simple $E=mc\Delta T$ ecuación

La atmósfera tiene una masa de alrededor de $5.15×10^{18}$ kg (Wikipedia)

capacidad de calor específico del aire:

SHC de aire 0.716 https://www.ohio.edu/mechanical/thermo/property_tables/air/air_cp_cv.html

$$E_{heat} = M c \Delta T$$

$$2.2 * 10^{21} = 5.15×10^{18} * 716 * \Delta T$$ $$=> \Delta T = 0.6K / year$$

Pequeña cantidad de lo que yo siento es todavía un bruto sobreestimación de 100x 100W bombillas de luz por persona como un interno de la energía de salida, pero, ¿por qué no es este un factor especialmente a medida que el mundo se vuelve más energía hambre? Es el calor de los neutrales " me cuesta imaginar que algo como una turbina eólica de generación de la electricidad podría disminuir la energía de calor en el aire más de un calentador eléctrico apagado de que lo haría. Y por qué las grandes nuclear de fuentes de energía humana acelerado de no jugar un gran efecto.

Answer 1

El poder de que se trate no representan una fracción significativa de la energía total del presupuesto, por lo que normalmente puede ser ignorado. Suponiendo (por Wikipedia Energía Solar) que la energía recibida en la tierra desde el sol es de alrededor de $3\times 10^{24} \text{J/year}$ y el total de la producción de energía en la tierra es (por el Consumo de Energía) acerca de $6 \times 10^{20} \text{J/year}$, en todo el mundo de la producción de energía representaría un valor de 0.02 en este gráfico.

Hay una enorme cantidad de dulce de leche allí. El valor que realmente representa el consumo de energía, por lo que la salida de calor de la producción será mayor. Al mismo tiempo, la producción de agua/energía solar/eólica son contadas, cuando no producen calor adicional (puesto que ya está contado en el solar de la figura). Pero las cifras que se necesitaría un 50x impulso a alcanzar incluso un 1 en el gráfico.

Answer 2

El forzamiento debido a la CO$_2$ es mucho mayor. Por ejemplo, "business as usual" RCP8.5 (Representante de la Concentración de la Vía) que dará 8.5 W/m$^2$ extra de calor debido a los gases de efecto invernadero en el futuro. Sobre toda la superficie de la Tierra, que es $4.10^{15}$ n o $10^{23}$ J/año.

Con ese cálculo, utilizando la capacidad de calor, que sería la creación de un rápido aumento de la temperatura de la atmósfera, año tras año. No es la forma correcta de analizar los efectos de un extra de forzamiento. En su lugar, uno debe buscar en estado estacionario. En la actualidad, la superficie de la Tierra irradia alrededor de 400 W/m$2$. Un adicional de 8.5 W/m2 significa un aumento del 2%. Porque de la de Stefan-Boltzmann $T^4$ la ley, esto sería en estado estacionario dar un 0.5% de aumento en la temperatura de 1,5 grados. (Muy crudo de la parte posterior de la envolvente de la estimación)

Answer 3

Casi todos los hogares el consumo de la energía eléctrica que produce el equivalente de calor, y esto no contribuyen al calentamiento del planeta, no importa cómo la energía eléctrica que se produjo. Lo mismo es cierto para muchos (probablemente la mayoría) uso industrial de la energía eléctrica - más de la que se disipa en calor en la atmósfera, el océano y la corteza de la Tierra. Esto también contribuye al calentamiento del planeta. (Parte de esta energía a partir de fuentes renovables - calienta el planeta de todos modos, pero en 2019, que es un pequeño porcentaje del total de la energía consumida.)

Si el efecto del consumo de energía en el calentamiento global es sustancial no es obvia. Debemos comparar el efecto de la $\text{CO}_2$ ya presente o $\text{CO}_2$ presentó durante el mismo tiempo, la energía se consume ?

Como @Acumulación señala correctamente, el forzamiento efecto de la energía añadida al sistema en un año es sólo temporal, como el aumento de la temperatura media debido a que no se queden después del consumo de energía es limitada, debido a que la energía puede perderse por la radiación. Por otro lado, el efecto de la $\text{CO}_2$ añadido al sistema es a más largo plazo, debido a que $\text{CO}_2$ no puede salir tan fácilmente como el exceso de energía.

Entonces, si vamos a hacer esta comparación, se debe comparar el efecto de la producción de energía para el efecto neto $\text{CO}_2$ ya están en la atmósfera.

Podemos comparar los dos efectos mediante la comparación de su contribución a la energía neta que contribuyen a la anual de aumento de energía de la atmósfera, que se manifiesta como aumento de la temperatura.

El aumento de $\text{CO}_2$ en la atmósfera al ritmo actual se informa que ofrecen alrededor de 3 W (2016$^*$) de potencia por metro cuadrado de la superficie de la Tierra más que en equilibrio radiativo estado de equilibrio, por lo $4.8\text{e}22~\text{J}$ por año (este número se incrementa en el tiempo, ya que la concentración de $\text{CO}_2$ aumenta). Por otro lado, neto de los humanos, la producción de energía por año (2015) se estima en $5.5\text{e}20~\text{J}$ e esta energía finalmente termina calentando el planeta.

La comparación de los dos números humano, la producción de energía por año es de alrededor de 1% de la energía almacenada en el sistema debido a los gases de efecto invernadero de la contaminación, que no es sustancial, pero todavía un efecto notable. En el tiempo, la importancia de la producción de energía será probablemente un poco más (si $\text{CO}_2$ de las emisiones de conseguir inferiores a los actuales y forzamiento radiativo disminuirá).

Reducir el impacto del consumo de energía es muy duro, especialmente en los países en desarrollo que juegan alcanzar a los países desarrollados. Sin duda es mucho más fácil convencer a la gente para limitar/detener la quema de carbón y combustibles fósiles, y el uso de otras fuentes de energía, de limitar o dejar de consumir el equivalente de la energía en los dispositivos eléctricos.

$^*$ https://en.wikipedia.org/wiki/Radiative_forcing

Answer 4

La salida de potencia en forma de calor: Eheat=0.95∗100∗100∗(60∗60∗24∗365)∗(7.5∗109)=2.2∗1021Jyear−1

Es de suponer que 0.95 se refiere a la bombilla de ser el 5% eficiente. Sin embargo, es incorrecto el razonamiento. La eficiencia no se refiere a cuánto se convierte en trabajo útil , en lugar de convertir en calor, que es cuánto es convertida en trabajo útil antes de que se convierta en calor. Si un lightbuld produce 95W de calor y 5W de la luz, la luz es finalmente absorbida por algo, y ese algo será, a continuación, se calienta. Así que todos los de la energía de la bombilla con el tiempo se convierte en calor. A casi todo el uso de la energía con el tiempo se convierte en calor, con sólo un par de excepciones (un ejemplo de una excepción sería que toda la energía se utiliza para construir un rascacielos en el que entra en el levantamiento de los materiales de construcción no se convierta en calor ... al menos no menos que el rascacielos es demolido), y las excepciones son un pequeño porcentaje de uso de energía.

La atmósfera tiene una masa de aproximadamente 5.15×1018 kg (Wikipedia)
capacidad de calor específico del aire:
SHC de aire 0.716 https://www.ohio.edu/mechanical/thermo/property_tables/air/air_cp_cv.html

Tanto la masa, y la capacidad de calor, de tierra/agua es mucho mayor que la del aire, y el aire a permanecer a una temperatura alta, el suelo y el agua debajo de ella tiene que ser llevado a esa temperatura. Usted puede tener una región con suelo frío y el aire caliente, pero para que la situación persista, que el aire caliente tiene que venir de algún otro lugar que tiene cálido suelo/agua.

Pequeña cantidad de lo que yo siento es todavía un bruto sobreestimación de 100x 100W bombillas de luz por persona como un interno de la energía de salida, pero, ¿por qué no es este un factor especialmente a medida que el mundo se vuelve más energía hambre?

Además de ser esta una pequeña proporción del total de calor, no es permanente. La principal preocupación sobre el CO2 no es que la emisión de CO2 en el año 2019 va a hacer de la Tierra más caliente en 2019, o incluso 2020 o 2021, pero que todas las emisiones de CO2 son acumulativos, y treinta años a partir de ahora seguiremos lidiando con los efectos de las emisiones de CO2 a partir de hoy. La urgencia de la lucha contra el calentamiento activistas se basa en la premisa de que el calentamiento global tiene un gran impulso, y va a tomar un montón de tiempo para dar la vuelta tendencias de calentamiento. Simplemente la adición de calor al sistema, por otro lado, no tiene los mismos efectos a largo plazo. El calor hace que los objetos irradian calor. Sin el efecto invernadero, aumentando la temperatura de la Tierra significa que irradia más calor, y por lo tanto sin un flujo constante de nuevos calor, frío hacia abajo. Así que incluso si fuéramos a subir la temperatura de la Tierra girando a todos nuestros calentadores en plena explosión, esto no sería una amenaza para las generaciones posteriores de la manera en que las emisiones de CO2 se afirmó. CO2 reduce la cantidad de calor que la Tierra emite, y de manera permanente puede aumentar la temperatura de equilibrio.

Es el calor de los neutrales " me cuesta imaginar que algo como una turbina eólica de generación de la electricidad podría disminuir la energía de calor en el aire más de un calentador eléctrico apagado de que lo haría.

Si te pegan un calentador junto a la turbina de viento, todos los de su energía proviene de la energía del viento, y toda esa energía se han convertido en el calor de todos modos (ver mi primer párrafo). Para el calentador para resultar en un aumento neto de calor sería una violación de la conservación de la energía. Mismo con la renovación de la energía en general, tales como la solar, geotérmica, hidroeléctrica, o de la onda.