SVT programme terminale THEME 2A

THEME 2 : Enjeux planétaires contemporains

        THEME 2-A:Géothermie et propriétés thermiques de la Terre

Rappel :

               Les éruptions volcaniques, les geysers, les sources hydrothermales correspondent à une libération d'énergie interne. Cette énergie constitue le moteur de la tectonique des plaques. Dans les mines, plus la profondeur augmente, plus la température augmente. Cela traduit le fait que la Terre libère de l'énergie interne. Les forages permettent de mesurer la température en fonction de la profondeur. C'est le gradient géothermique, qui est d'environ 30°C par km de profondeur.

Les flux géothermiques correspondent a la quantité de chaleur et de temps. Elle s'exprime en W/m. A la surface des continents, il est de l'ordre de 65 mW/m². A la surface du plancher océanique il est de l'ordre de 101 mW/m².

        Cette énergie provient à 80% de la radioactivité des roches, de la chaleur initiale de la Terre et de l'énergie issue de la cristallisation de certains éléments (noyau interne/externe).

1°) Le flux géothermique varie selon le contexte géothermique (cf TP 1 : Soultz)

        La ville de Soultz est située au niveau d'un fossé d'effondrement. Ce fossé est délimité par des failles normales qui traduisent un phénomène d'extension et donc un amincissement crustal. Ainsi, le Moho est plus proche de la surface, l'asthénosphère remonte dans cette région cela permet d'expliquer la présence d'ancien volcan et d'un flux thermique plus important.

        Sur les continents, le flux géothermique est plus élevé au niveau des rifts, des régions volcaniques et des bassins sédimentaires. Par contre dans les océans, le flux géothermique augmente au niveau des dorsales, points chauds et arc volcaniques qui bordent les zones de subduction. Par contre le flux est plus faible au niveau des plaines abyssales, fosses et plateau continentaux.

2°) Utilisation de l 'énergie géothermique (cf DM : Bouillante)

        La géothermie est une énergie renouvelable qui concerne deux grandes filières énergétiques : la production électrique et de chaleur.

Dans les régions à fort gradient géothermique, des forages de 4 à 6 km permettent de récupérer la vapeurs d'eau à forte pression. Ce qui peut alimenter des turbines pour produire de l'électricité.

La géothermie « basse énergie » se développe dans les terrains sédimentaires qui présente des aquifères (pierre poreuse et perméable) et situé le plus souvent à quelques km de profondeur (2-3 km), l'eau à une température de 30°C à 80°C. L'eau est utilisé pour le chauffage urbain.

3°) Les différents types de transfert de chaleur : conduction et convection (cf TP 2)

        La conduction correspond à un transfert de chaleur de proche en proche sans déplacement de matière (modification de l'agitation des atomes/20°C-30°C par km). L'échange thermique entre deux régions de température différentes se matérialise par un gradient géothermique. L 'efficacité du transfert de chaleur dépend de la conductivité des matériaux.

        La convection correspond à un transfert de chaleur pas le déplacement d'un matériau chaud. Ce matériaux chaud conserve sa température au cours du déplacement (0,3°C par km). Ce mécanisme de transfert est très efficace et se met en place quand un matériau est peu dense et surmonté par un matériau plus froid et peu dense. Il se crée des mouvement de convection.

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