TP 1 TRANSFERT DE L’ENERGIE THERMIQUE AU NIVEAU DE LA TERRE et GEOTHERMIE
I- Mode de transfert de l’énergie interne de la Terre :
Mise en situation et recherche à mener
On constate un flux géothermique en surface de la Terre. Le flux moyen est de 87 mW.m-2. Ce flux prouve qu’il existe une production d’énergie
thermique en profondeur et un transfert de celle-ci vers la surface. On cherche à mettre en évidence le mode de transfert de l’énergie
thermique produite en profondeur.
Doc.3 p.245
Ceau est la capacité thermique massique de l’eau, entre O°C et 100°C : Ceau= 4180 J. kg-1. °C-1
Matériel
-Bécher haut - logiciel Excel
-Deux thermomètres -fiche technique Excel
-Thermoplongeur
Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation-problème
1) Emettre deux hypothèses concernant le mode de transfert d’énergie vers la surface terrestre.
2) Proposer un protocole expérimental permettant de modéliser ces 2 processus de transfert thermique.
Appeler le professeur pour vérifier votre proposition
-Mises en relation des informations et des
connaissances pour proposer un protocole
expérimental.
Etape 2 : Mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables
3) Réaliser des mesures de température à l’opposé du thermoplongeur, en fonction du temps et noter
vos valeurs dans un fichier Excel: mesures à faire toutes les 30 secondes jusqu’à ébullition de
l’eau. Volume d’eau = 900mL
En fin d’expérience, noter la valeur de la température au niveau du thermoplongeur.
Appeler le professeur pour vérifier les résultats et éventuellement obtenir une aide.
- Utilisation logique et maîtrisée du matériel
- Résultats cohérents obtenus,
-Résultats reportés dans un tableau de
données. (Excel)
Etape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer
4) En utilisant le logiciel Excel, tracer l'évolution de la température en fonction du temps dans l'un et
l'autre des systèmes.
5) Calculer le gradient thermique entre la surface et le fond à la fin de chaque expérience (en°C/cm)
6) Calculer la quantité d’énergie Q transférée ( en kJ) lorsque la masse d’eau meau passe de la
température Ti à la température Tf à l’aide de la formule suivante : Q= meaux Ceaux ( Tf –Ti )
Appeler le professeur pour vérification de votre production.
- utilisation maîtrisée du logiciel et des
fonctions graphiques ;
- Graphique nuage de points avec courbes
droites et marqueurs
- Mettre titre et légendes du graphique (2
courbes sur le même)
-les équations sont affichées.
- calculs corrects, résultats significatifs.
Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème
7) Indiquer le mode de transfert d’énergie thermique le plus efficace.
8) A partir du document 1, préciser le mode de transfert de l’énergie thermique vers la surface terrestre
en le reliant à la nature physique des roches constituant les différentes enveloppes terrestres.
-Mise en relation des informations tirées des
documents, et des graphiques.
- Calculs et comparaison du gradient géothermique
des différentes enveloppes terrestres.