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Géothermie et propriétés thermiques de la Terre - SVT - Terminale S

Géothermie et propriétés thermiques de la Terre - SVT - Terminale S

Notre professeur de Sciences de la Vie et de la Terre a planché pour vous sur la Géothermie et les propriétés thermiques de la Terre, chapitre de géologie, et vous propose donc une fiche de révision complète récapitulant toutes les notions...

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Quiz de SVT :

Qu'est ce que la méiose ?

  • A.Une duplication de l'ADN
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  • D.Une naissance de cellules identiques à la cellule mère lors de la multiplication asexuée
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Le contenu du document

Notre professeur de Sciences de la Vie et de la Terre a planché pour vous sur la Géothermie et les propriétés thermiques de la Terre, chapitre de géologie, et vous propose donc une fiche de révision complète récapitulant toutes les notions importantes pour vous aider à préparer ce chapitre !

I - Une énergie interne

1 - Diverses manifestations de l'énergie libérée par la Terre

A la surface du globe, de nombreux phénomènes témoignent de l'activité interne de la Terre et de la présence de composants chauds en profondeur : C'est le cas de l'activité volcanique qui témoigne par exemple d'une libération brutale de l'énergie interne, ou encore des sources hydrothermales qui dégagent des fluides chauds. De plus, il est connu que plus l'on descend en profondeur plus il fait chaud (cf. mines). La chaleur émise par la Terre est donc issue des profondeurs du globe.

2 - Comment évaluer l'énergie libérée par la Terre ?

95% de l'énergie dégagée par la Terre est dispersée de manière diffuse, les 5% de l'énergie restante se dégagent au travers des phénomènes spécifiques tels que les éruptions ou les séismes.
Il existe deux mesures qui permettent d'évaluer l'énergie libérée par la Terre.
Le gradient géothermique, qui permet à l'aide de forages de calculer l'élévation de la température en fonction de la profondeur. La valeur du gradient géothermique est d'environ 3°C pour 100m ou 30°C/km.
Le flux géothermique, quant à lui, correspond à une quantité d'énergie thermique traversant une surface terrestre dans une unité de temps. On l'exprime en watts par mètres carrés (W . m 2). Le flux géothermique permet de mesurer le déplacement de la chaleur de la profondeur à la surface. Ce flux est variable car il est influencé par le gradient géothermique mais aussi par la capacité de conductivité thermique des roches. Il a cependant une valeur moyenne d'environ 65Mw . m -2.

3 - Des variations certaines en fonction du contexte

En ce qui concerne le flux géothermique, nous pouvons voir qu'il varie d'une région à l'autre. Il est en effet un peu plus haut aux abords des océans et un peu plus faible sur les continents (par rapport à la moyenne donnée ci-dessus). Les dorsales océaniques sont des zones dans lesquelles la chaleur circulant est élevée. Il en va de même pour les arcs volcaniques subissant le phénomène de subduction.
Sur les continents le flux géothermique restera élevé au niveau des régions volcaniques mais aussi dans certains bassins où la croûte terrestre est amoindrie (En Alsace par exemple).

II - D'où vient le flux géothermique et comment se transporte l'énergie ?

1 - Les éléments radioactifs

La chaleur de la Terre est issue à 90% de la désintégration d'éléments radioactifs de certaines substances chimiques contenues dans les roches du globe terrestre (uranium : U 235 et U 238 ; thorium : 232Th ; et potassium 40K). Ces éléments appelés isotopes, aux noyaux instables, se fracturent et diffusent de l'énergie thermique.
Rappel : Les isotopes sont des éléments chimiques dont le noyau possède un nombre similaire de protons mais un nombre différent de neutrons.

2 - Conduction et convection

Deux mécanismes permettent de déplacer l'énergie au travers des différentes couches du globe.
La conduction désigne un déplacement de chaleur entre des régions voisines. Ce transfert de chaleur se fait à l'échelle atomique, il n'y a pas de circulation de matière à proprement parlé. A titre d'exemple, un échange thermique entre une région chaude et une froide entraînera un fort gradient thermique. Il est important de noter que, plus un matériau sera conducteur plus le transfert de la chaleur sera efficace.
La convection de même, désigne un transfert d'énergie représenté par un déplacement de chaleur lié à un déplacement de matériau avec une conservation de la température de celui-ci. Le phénomène de convection est opérationnel lorsqu'un matériau froid à forte densité dense surmonte un matériau chaud ayant une densité faible. La matière à forte densité descendra et se réchauffera tandis que la matière à faible densité s'élèvera et perdra en température : Des cellules de convection se mettent alors en place. On peut identifier les cellules de convection par tomographie sismique.

3 - Schéma thermique de la Terre

La Terre est un globe capable de plusieurs phénomènes : A l' origine des montées et des descentes de matériaux il y a, comme nous l'avons vu précédemment un phénomène de convection. Ces montées et ces descentes « asthénosphériques » provoquent les mouvements de la lithosphère, et donc des mouvements de surface. D'un côté et de l'autre de cette convection, il existe deux couches où se passent la conduction : la lithosphère et l'interface noyau/manteau. Cette même conduction au travers de la lithosphère qui provoque le flux géothermique. Ainsi, la convexion conduit la chaleur au travers des différentes couches de la profondeur à la surface et la conduction la diffuse dans les couches pour permettre au globe terrestre de baisser doucement sa température.

III - La géothermie exploitée par l'homme

1 - Une source d'énergie inépuisable

Les ressources géothermiques sont utilisées par l'homme pour produire de la chaleur (chauffage individuel, industriel et collectif) mais aussi de l'électricité. Cette énergie représente seulement 1% de la consommation mondiale d'énergie, et ce, car le prélèvement de l'homme est minimal comparé à la quantité d'énergie diffusée dans les couches terrestres.
Les ressources géothermiques varient selon les régions car elles dépendent du contexte géologique et du gradient géothermique : celui-ci varie beaucoup selon les zones, il peut être de 3°C pour 100m dans des régions granitiques par exemple ou inversement de 1000 °C pour 100m dans les zones volcaniques.

2 - A quelles fins utilise-t-on l'énergie géothermique ?

Comme nous l'avons dit précédemment, nous pouvons utiliser l'énergie géothermique pour se chauffer en extrayant la chaleur renfermée dans la croûte terrestre.
Pour le chauffage individuel on utilise des pompes à chaleurs afin d'extraire l'énergie du sous-sol. Pour le chauffage urbain, on va chercher de l'énergie dont la température est comprise entre 30 et 100°C, située plus profondément (entre quelques centaines et plusieurs milliers de mètres de profondeur). On récupère cette énergie dans une nappe d'eau permanente appelé aquifère.
En ce qui concerne l'électricité, on utilise en général des centrales géothermiques implantées dans des zones de points chauds, de dorsales ou de subduction. Il en existe actuellement 350 dans le monde.
Dans les zones où le gradient géothermique est très fort, on récupère la vapeur d'eau bouillante grâce à des forages. Cette vapeur surgit avec une pression suffisante pour entraîner le mouvement d'une turbine.
On peut aussi réaliser tout simplement des forages de plusieurs mètres de profondeur assez rapprochés. On brise ensuite les roches situées entre ces forages. L'eau est ensuite aspirée par un puits, utilisée pour faire de l'électricité et réintroduite dans le circuit grâce à un autre forage afin d'obtenir un cycle permanent.
Fin de l'extrait

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Les avis sur ce document

Mgaieh
5 5 0
20/20

Ce cours est clair et pertinent Un grand merci Un schema aurait pu apporter un plus

par - le 07/06/2015
melaniecreativ
5 5 0
20/20

super, merci pour ce cours ! manque de schéma mais bon, tout est dit et bien expliqué :)

par - le 28/08/2014
Mihamo
5 5 0
20/20

Merci!!! Pour le cours et en pleine révision pour le BAC

par - le 27/05/2014

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