Náttúrufræðingurinn - 1981, Page 46

NÁLGANIR
Viö útreikning á hitastigi í jarðhita-
kerfum með hjálp efnahitamælanna er
jafnan gert ráð fyrir því, að virkni
(activity) viðkomandi uppleystra efna
sé jöfn styrk (concentration) þeirra.
Efnajafnvægi milli steinda og upp-
leystra efna ráða þó virkni þeirra síðar-
nefndu i lausninni, en ekki styrk. Sam-
bandið milli styrks og virkni er þetta:
[i]Yi = (i) (4>
þar sem hornklofinn táknar styrk upp-
leysts efnis i, Y virknisstuðu! þess efnis
og sviginn virkni þess. Virknisstuðlar
einstakra jóna í lausn ákveðast af
hleðslu þeirra og jónískum styrk (I)
lausnarinnar, sem er skýrgreindur með
eftirfarandi líkingu:
I = '/2Z m,z, (5)
m; táknar styrk uppleystrar jónar í mól-
um og z, hleðslu þeirra jóna. Sam-
band virknisstuðuls og jónísks styrks er
sýnl með Debye-Húckel líkingunni svo-
nefndu:
A z2- v I
- 1027 -------------— + B I (6)
I + B &i v I
A og B eru hitastigsháðir stuðlar. Gildi
þeirra við mismunandi hitastig má fá
hjá Helgeson og Kirkham (1974). á er
raunverulegur radíus á jón í vatnslausn,
þ. e. tekið er tillit til vatnsmólekúla, sem
eru fastbundin jóninni, en það verður af
því að vatnsmólekúlin eru póluð.
Garrels og Christ (1965), Kielland
(1937) og Truesdell og Jones (1974) gefa
upp raungildi á radíus margra jóna í
vatnslausn.
Gildið á virknisstuðli nálgast 1, þegar
heildarstyrkur uppleystra jóna er mjög
lágur. Gildiö lækkar með vaxandi jón-
ískum styrk, þ. e. vaxandi seltu vatnsins,
og því meira sem hleðsla jónarinnar er
hærri. Lítið er vitað um virknisstuðla
óhlaðinna agna í vatnslausn. Þó er það
talin viðunandi nálgun að gera ráð fyrir
því, að þeir séu ætíð 1. Sú nálgun, að
styrkur sé jafn virkni, veldur hverfandi
skekkju (0—1 °C) við notkun kísilhita-
mælanna. Að því er varðar Na-K hita-
mælinn kemur þessi nálgun heldur ekki
að sök fyrir ósalt vatn. Hins vegar fást
heldur há gildi (5—10°C) þegar um
verulega salt vatn er að ræða (sjór) og
hitastig er yfir 200°G. Að nokkru er
sneitt framhjá þessari nálgun fyrir
Na-K-Ca og Na-K-Ca-Mg hitamælana,
þar sem þeir eru kvarðaðir með
reynslutölum, eins og áður kom fram.
Öllum, sem nota efnahitamæla við
jarðhitarannsóknir, ætti að vera fylli-
lega ljós sú nálgun, sem felst í því að láta
styrk vera jafnan virkni.
Þegar meta skal hitastig í jarðhita-
kerfum felur það auðvitað m. a. í sér
efnagreiningu á heitu vatni úr upp-
sprettu eða borholu. Efnagreining gefur
til kynna heildarstyrk kísils, natríums
o. s. frv. í vatninu. Gildir fyrir natrium
sem aðrar katjónir, að aðeins hluti þeirra
er uppleystur sem óbundnar katjónir
(Na+, K+, Ca+2, Mg+'-’). Hluti þess, sem
uppleyst er, myndar sambönd við ýmis
önnur efni í lausn, einkum tvígildu
efnin kalsíum og magníum. Er jjví enn
um nálgun að ræða, þegar gert er ráð
fyrir því, að efnagreindur styrkur á
natríum, kalt, kalsíum og magníum
svari til virkni á jónunum Na+, K + ,
Ca+2og Mg+2 í lausn. Ekki veldur jaessi
nálgun Jdó verulegri skekkju, og rýrir
124