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Diffusion

In der Physik versteht man unter Diffusion alle Vorgänge, die durch die Diffusionsgleichung beschrieben werden. Diese ist eine Sonderform der Bewegungsgleichung und beschreibt hier den niederfrequenten Anteil. Die höherfrequenten Anteile der Bewegung werden durch die Wellengleichung beschrieben.

Bedeutung in der Geothermie

Im Kontext der Geothermie spielt Diffusion in mehrfacher Beziehung eine Rolle.

  1. Wärmeleitung, Wärmeausbreitung: Diese erfolgt sowohl als Konduktion, also materielos als auch an Stofftransport gebunden (Konvektion)
  2. Stofftransport, z. B. Bewegung eines Fluids im Gestein
  3. Die Ausbreitung niederfrequenter elektromagnetischer Wellen zur geophysikalischen Exploration, beispielsweise der Magnetotellurik (MT).

Beim materielosen Wärmetransport durch Wärmeleitung oder Konduktion fließt die Wärme in Richtung des Temperaturgradienten und die Stärke des Wärmestroms wird durch diesen Gradienten bestimmt. Um dem Untergrund auf diesem Weg Wärme zu entziehen ist demnach eine Zone niedrigerer Temperatur (Wärmesenke) beispielsweise in der Umgebung einer Erdwärmesonde herzustellen. Bei dem stoffgebundenen Wärmetransport durch Konvektion fließt das das Fluid als Wärmeträger in Richtung des Druckgradienten. Um den Untergrund auf diese Art Wärme zu entziehen ist eine Unterdruck-Zone (Drucksenke) beispielsweise durch eine Tauchpumpe herzustellen.

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