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Baignade à Blue Lagoon à Reykjavik en Islande Thème 2A - Géothermie et propriétés thermiques de la terre Thème 2 Enjeux planétaires contemporains Thème.

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1 Baignade à Blue Lagoon à Reykjavik en Islande Thème 2A - Géothermie et propriétés thermiques de la terre Thème 2 Enjeux planétaires contemporains Thème 1 La Terre dans lUnivers, la vie, lévolution du vivant

2 Manifestations naturelles de lénergie interne de la Terre Chaudes Aigues dans le Cantal Geyser Old Faithfull – Parc de Yellowstone- USA Eau à 129°C Mine de potasse en Alsace à 700m de profondeur ; température = 50°C Quelle est lorigine de cette énergie interne et quelles utilisations lhomme peut-il en faire ? Éruption volcanique au Chili

3 I – Lénergie interne de la Terre : une énergie renouvelable A – Son origine Livre doc 1 et 2 page 228 : Calculez lénergie thermique produite par chacune des enveloppes terrestres. Concluez

4 Envelop pes mas se (en kg) concentration des éléments (ppm) énergie thermique produite par chaque élément (W) énergie totale produite (W) énergie totale (W) % par enveloppe 238U /235 U 232 Th40K 238U /235 U 232 Th40K 238U /235 U 232 Th40K CC 1,38 E+22 1,60 E-06 5,80 E-06 2,38 E-06 CO 6,90 E+21 9,00 E-07 2,70 E-06 4,76 E-07 Man- teau 4,00 E+24 2,70 E-08 9,40 E-08 3,90 E-08 Noyau 1,99 E+24 1,00 E-11 1,00 E-10 1,19 E-10

5 Envelop pes mas se (en kg) concentration des éléments (ppm) énergie thermique produite par chaque élément (W) énergie totale produite (W) énergie totale (W) % par enveloppe 238U /235 U 232 Th40K 238U /235 U 232 Th40K 238U /235 U 232 Th40K CC 1,38 E+22 1,60 E-06 5,80 E-06 2,38 E-06 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 2,19 E+12 2,15 E+12 9,16 E+115,26E+12 CO 6,90 E+21 9,00 E-07 2,70 E-06 4,76 E-07 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 Man- teau 4,00 E+24 2,70 E-08 9,40 E-08 3,90 E-08 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 Noyau 1,99 E+24 1,00 E-11 1,00 E-10 1,19 E-10 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05

6 Envelop pes mas se (en kg) concentration des éléments (ppm) énergie thermique produite par chaque élément (W) énergie totale produite (W) énergie totale (W) % par enveloppe 238U /235 U 232 Th40K 238U /235 U 232 Th40K 238U /235 U 232 Th40K CC 1,38 E+22 1,60 E-06 5,80 E-06 2,38 E-06 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 2,19 E+12 2,15 E+12 9,16 E+115,26E+12 CO 6,90 E+21 9,00 E-07 2,70 E-06 4,76 E-07 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 6,17 E+11 5,01 E+11 9,16 E+101,21E+12 Mant- eau 4,00 E+24 2,70 E-08 9,40 E-08 3,90 E-08 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 Noyau 1,99 E+24 1,00 E-11 1,00 E-10 1,19 E-10 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05

7 Envelop pes mas se (en kg) concentration des éléments (ppm) énergie thermique produite par chaque élément (W) énergie totale produite (W) énergie totale (W) % par enveloppe 238U /235 U 232 Th40K 238U /235 U 232 Th40K 238U /235 U 232 Th40K CC 1,38 E+22 1,60 E-06 5,80 E-06 2,38 E-06 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 2,19 E+12 2,15 E+12 9,16 E+115,26E+12 CO 6,90 E+21 9,00 E-07 2,70 E-06 4,76 E-07 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 6,17 E+11 5,01 E+11 9,16 E+101,21E+12 Mant- eau 4,00 E+24 2,70 E-08 9,40 E-08 3,90 E-08 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 1,07 E+13 1,01 E+13 4,35 E+122,52E+13 Noyau 1,99 E+24 1,00 E-11 1,00 E-10 1,19 E-10 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 1,98 E+09 5,35 E+09 6,61 E+091,39E+10

8 Envelop pes mas se (en kg) concentration des éléments (ppm) énergie thermique produite par chaque élément (W) énergie totale produite (W) énergie totale (W) % par enveloppe 238U /235 U 232 Th40K 238U /235 U 232 Th40K 238U /235 U 232 Th40K CC 1,38 E+22 1,60 E-06 5,80 E-06 2,38 E-06 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 2,19 E+12 2,15 E+12 9,16 E+115,26E+12 16,59 CO 6,90 E+21 9,00 E-07 2,70 E-06 4,76 E-07 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 6,17 E+11 5,01 E+11 9,16 E+101,21E+12 3,82 Man- teau 4,00 E+24 2,70 E-08 9,40 E-08 3,90 E-08 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 1,07 E+13 1,01 E+13 4,35 E+122,52E+13 79,50 Noyau 1,99 E+24 1,00 E-11 1,00 E-10 1,19 E-10 9,94 E-05 2,69 E-05 2,79 E-05 1,98 E+09 5,35 E+09 6,61 E+091,39E+10 0,04 avec 79,5% de contribution à la production dénergie dorigine interne, cest le manteau qui est lenveloppe qui produit le plus dénergie géothermique par désintégration de ses éléments radioactifs

9 Lénergie thermique a pour origine principale la désintégration des substances radioactives contenues dans les roches, essentiellement dans le manteau. Lénergie thermique produite est transférée des enveloppes profondes de la Terre vers la surface de la lithosphère et est à lorigine dun flux géothermique. Cest donc une réserve renouvelable et inépuisable à léchelle humaine. Rappel TP7: Le flux thermique est la quantité dénergie dissipée par unité de temps et de surface

10 B - Ses transferts Lénergie thermique produite est transférée entre les enveloppes profondes de la Terre et la surface de la lithosphère selon deux mécanismes. 1 – La conduction La conduction est un transfert de chaleur de proche en proche sans déplacement de matière. Fort gradient géothermique entre le fond et la surface. Au sein de la Terre, des échanges thermiques par conduction se font entre les profondeurs chaudes et la surface froide.

11 2 – La convection La convection est un transfert de chaleur avec un déplacement de matériau qui conserve pratiquement sa température. Faible gradient géothermique entre le fond et la surface.

12 2 – La convection La convection est un transfert de chaleur avec un déplacement de matériau qui conserve pratiquement sa température. Ces mouvements de convection sont mis en place quand des variations de densité apparaissent, suite à des différences de températures. Faible gradient géothermique entre le fond et la surface.

13 Le transfert de chaleur par convection est beaucoup plus efficace que par conduction.

14 Le géotherme terrestre est la courbe de variation de la température en fonction de la profondeur au sein du globe. Laugmentation de température en fonction de la profondeur est appelée gradient géothermique : Le gradient géothermique est en moyenne de 30 °C par km (3°C pour 100m) dans la lithosphère.

15 C – Répartition du flux géothermique selon le contexte géodynamique 1 - Flux géothermique mondial Le flux géothermique moyen pour les océans est de 75.6Wm- 2 et celui des continents est de 56.1Wm- 2

16 2 – Flux géothermique en France Gradients et flux géothermiques varient donc selon le contexte géodynamique. TP7 Lénergie géothermique utilisable par lhomme sera donc variable dun endroit à un autre.

17 D – La Terre est une machine thermique Tomographie sismique Mouvement descendant froid Mouvement ascendant chaud confirmation de mouvements de convection mantelliques Manteau Limite du noyau Voir aussi Belin p. 232

18 La Terre, machine thermique

19 II – La géothermie: une énergie récupérable par lhomme A – Flux géothermique global utilisé à léchelle mondiale BRGM

20 Production mondiale délectricité par géothermie (BRGM) + Belin p.229 Production mondiale de chaleur par géothermie (BRGM) Au total la géothermie représente à peine 1% de la consommation mondiale dénergie

21 B – Flux géothermique local utilisé en France Exploitation pour le chauffage Exploitation pour lélectricité Exploitable mais non exploité Voir aussi Belin p.227

22 Bassins sédimentaires, aquifères et géothermie de basse énergie -Laquifère du Dogger qui peut alimenter lIdF de Melun à Paris et Meaux, se situe sous lisotherme 60° et au-dessus de lisotherme 100°, donc sa T° avoisine 75°C

23

24 Régions géologiques actives et géothermie de haute énergie Énergie géothermique est récupérable partout, économique et inépuisable Ex: Soultz- Sous-Forêts Ex: Bouillante en Guadeloupe

25 Conclusion : La Terre est une machine thermique, elle libère de lénergie provenant de la désintégration des substances radioactives des roches. Cette énergie est transférée par convection dans le manteau et par conduction dans la lithosphère. Elle est à lorigine de la tectonique des plaques. Lénergie géothermique est récupérable et utilisable par lhomme, cependant elle est variable dun endroit à un autre, selon leur contexte géodynamique. Le prélèvement éventuel dénergie par lhomme ne représente quune infime partie de ce qui est dissipée : on peut donc considérer que cette énergie est une ressource inépuisable à léchelle humaine.


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