SVT_Ch11_Géothermie et propriétés thermiques

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Chapitre 11 : GEOTHERMIE ET PROPRETES THERMIQUES DE LA TERRE
 La présence de sources hydrothermales ou encore de volcan prouve l’existence d’une certaine source de
chaleur/énergie dans la terre capable de l’échauffer (roches en profondeur)
Comment expliquer l’origine de l’énergie/chaleur interne du globe ?
Comment est-elle transférée vers la surface ?
En quoi nos connaissances sur l’énergie interne permettent –elles son exploitation ?
Gradient et flux géothermique : les temoins d’une énergie interne
I-
 Sur terre, la température augmente avec la profondeur : le
gradient thermique mesure cette augmentation lorsqu’on
s’enfonce dans le sous-sol (~𝟑𝟎°𝑪/𝒌𝒎)
(A1 : p226-8 : étude de 2 sites d’exploitation
de l’énergie géothermique)
 géothermie haute énergie : vapeur eau ; 250°C ;
centrale géothermique + turbine  électricité
 géothermie basse énergie : bassin parisien ; 50°C ;
chauffage collectif.
 En conséquence, un flux thermique, en provenance des
profondeurs de la terre, atteint la surface. (flux thermique :
quantité d’énergie géothermique dissipée à la surface du
 variation flux géothermique :
globe par unité de surface et de temps)
Fort : dorsale + volcan associés zones de
Il dépend du gradient géothermique ainsi que de la
subduction + Rift rhénan (croute moins épaisse)
Faible : subduction lith. Froide hors volcanisme
conductivité thermique des roches et donc de leur nature, par
conséquent, il varie selon le texte géodynamique.
 flux géothermique terrestre: 42 Tw
(~𝟔𝟎𝒎𝑾. 𝒔−𝟐 )
(100 x plus qu’une centrale nucléaire)
II-
L’origine du flux géothermique et les modalités de transfert d’énergie
 La majeur partie de l’énergie interne (𝟐/𝟑) est issue de la désintégration radioactive de certains isotopes
présents dans les roches (uranium, potassium et thorium).
 le manteau terrestre en produit la plus grande partie (~25Tw) bien que moins concentré en isotopes
radioactifs, sa masse est la plus importante (entre la CC, CO, le manteau et le noyau)
 il y a d’autres sources d’énergie comme la cristallisation de roches dans le noyau ou le refroidissement
matériaux profonds
 Deux mécanismes de transferts thermiques existent sur Terre :
conduction
convection
transfert de chaleur sans déplacement global de
transfère de chaleur avec transport de matière
matière
(différence de densité)
efficacité : −
efficacité : +
(température s’élève lentement avec la distance)
(température s’élève plus vite avec la distance)
en exclusivité dans lithosphère
gradient fort
majoritaire dans le manteau
gradient faible
(A2 : p228 : calcule énergie thermique + pourcentage de contribution)
III-
La Terre, une machine thermique exploitable
 La tomographie sismique montre que la convection au sein
du manteau se manifeste par l’ascension de roches
mantellique chaudes (panaches mantéliques) à l’état solide et
par le plongement de la lithosphère océanique refroidie dans
le manteau sous-jacent.
(A3 : exo type 2.2 : analyse tomographie
sismique p 232-3)
 tomographie thermique : permet d’observer
des mouvements de matière chaude et solide de
grande ampleur au sein du manteau
le plongement de la lithosphère océanique
devenue plus froide par son refroidissement
 L’énergie géothermique est ainsi transformée en énergie
mécanique (mouvement de matière à l’origine de l’activité
sismique et du magmatisme du globe), la terre est une
machine thermique.
 (panaches mantellique initiés et remonté grace
convection en profondeur sont associés au magmatisme
de points chauds)
(plongement correspond au mouvement de convection
descendant, exerce une traction sur le reste de la plaque
entrainant la divergence au niveau des dorsales et
contribuant à la remonté de matériaux mantellique chaud
(devient magma))
 l’énergie géothermique utilisable par l’homme est variable
d’un endroit à l’autre, le prélèvement de cette énergie ne
représente qu’une infime partie de ce qui est dissipé en
surface.
(A5 : p229 : comparaison entre flux géoth.
Mondial et énergie geoth exploitée)
 Son exploitation associée à d’autres énergies renouvelables
constitue pourtant une alternative aux énergies
fossiles/nucléaires plus polluantes et dangereuses.
 homme limité
par exploitation géoth à cause localisation dorsales
(sous-marines) qui sont pourtant les plus
productrice (exception Irlande : dorsale affleure)
le coup : prix du puits 4 millions €
chance : ½ de tomber sur une réserve de vapeur
 localisation majeure des centrales thermiques : zones
de subduction
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