Introduction au thème 2 :

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1 Introduction au thème 2 :
Graphique de l’évolution de la consommation d’énergie mondiale de 1999 à 2020 (source : agence internationale de l’énergie) Graphique de l’évolution de la population mondiale de 1950 à 2050 (souce : ONU) Population mondiale en milliards d’habitants années 1 ) Que constate-t-on ? On constate qu’en 1950 la population mondiale était de 2,5 milliards d’habitants. Depuis elle augmente et devrait atteindre 9,2 milliards d’habitants en 2050 soit 3,7 fois plus qu’en 1950. On constate qu’en 1970 les besoins énergétiques étaient de 0, J.an-1. Depuis elle augmente et devrait atteindre 0, J.an-1 en 2040 soit 3,1 fois plus qu’en 1970.

2 2 ) Quels problèmes cela soulève ? 3 ) Hypothèses ?
Connaissances à retenir : L’homme a besoin de matière et d’énergie. La croissance démographique place l’humanité face à un enjeu majeur : trouver et exploiter des ressources en énergie et en sol, tout en gérant le patrimoine naturel. Thème 2 : Enjeux planétaires contemporains : énergie, sol Thème 2, Chapitre 1 : Le défi énergétique Quelles sont les énergies disponibles sur Terre ?

3 I – L’énergie solaire A ) Travail de recherche 1 ) questions 1 et 2 p 120. 1 p 120 : Dans le document on voit des hommes poser des panneaux solaires qui interceptent l’énergie solaire : l’énergie solaire est donc convertible en énergie utilisable.

4 Carte de la répartition de la puissance solaire moyenne reçue à la surface de la Terre (en W/m2)
2 p 120 : La répartition de l’énergie solaire à la surface de la Terre est inégale. C’est entre les tropiques que l’énergie solaire reçue est maximum (entre 200 et 270 W/m2). Puis au fur et à mesure que l’on se déplace vers les pôles, l’énergie solaire reçue diminue jusqu’à 23 W/m2 au pôle Nord.

5 2 ) Comparer l’énergie reçue sur Terre d’après doc 1p 120 aux besoins de l’humanité constatés en introduction du thème. Dans le texte du doc 1 on apprend que la Terre reçoit W = J/s = x 3600x24x365 J/an = 5, J/an soit 8348 fois plus que les besoins énergétiques de l’humanité en 2040 (0, J/an). 3 ) Quelle(s) question(s) peut-on se poser ? Que devient l’énergie solaire reçue à la surface de la Terre ? Peut-on envisager de toute l’utiliser ? 4 ) Hypothèses : Les végétaux l’utiliser pour produire leur matière organique, elle se dissipe sous forme de chaleur. On ne peut pas envisager de toute l’utiliser car - on a besoin des végétaux et des autres animaux pour manger donc il faut leur laisser de la place. - Enfin certaines zones de la Terre sont inaccessibles techniquement aux panneaux solaires (océans, chaines de montagnes…).

6 Ex pour le vendredi 18/02 à faire sur feuille :
B ) Connaissances à retenir sur l’énergie solaire L’énergie solaire est inégalement reçue à la surface de la planète selon la latitude. Elle est nettement supérieure aux besoins énergétiques de l’humanité. Elle peut être convertie directement en énergie utilisable par l’homme mais elle entre en concurrence avec l’agriculture donc son exploitation est limitée par la surface au sol disponible. Ex pour le vendredi 18/02 à faire sur feuille : 1 ) Sachant que la lampe du doc 3 p 121 fait 60W, déterminer pour chaque angle l’énergie reçue au sol en W/m2 . Détailler les calculs et les présenter sous forme de tableau et d’un graphique de l’énergie reçue au sol en W/m2 en fonction de l’angle d’incidence de la lampe. 2 ) Interpréter ces résultats. + Contrôle de connaissances et de méthodes sur les chapitres 3 et 4 thème1.

7 II – L’énergie éolienne peut-elle subvenir aux besoins énergétiques de l’humanité ?
A ) Travail de recherche Quelle démarche doit-on mettre en place pour le savoir ? Déterminer l’énergie obtenue avec une éolienne. Déterminer combien d’éolienne peuvent-être construite pour cela il faut connaître les régions venteuses et donc l’origine des vents. Hypothèse sur l’origine du vent Le vent correspond à un déplacement d’air latéral dû à des différences de température et de pression. Démarche pour le vérifier On observe les déplacements d’air latéraux avec ou sans différence de température ou de pression.

8 TP - L’énergie éolienne peut-elle subvenir aux besoins énergétiques de l’humanité ?
D’après l’ensemble de ces documents déterminer l’origine de l’énergie éolienne et si elle peut subvenir aux besoins énergétiques de l’humanité.

9 Document 1 : Mise en évidence expérimentale de l’origine des déplacements d’air
Protocole : a ) bougie éteinte b ) bougie allumée

10 1 ) Placer la main successivement au-dessus de la cheminée et contre le tube horizontal dans le cas avec bougie et sans bougie. Que constate-t-on ? Qu’en déduire sur les mouvements d’air  ? En déduire l’évolution de la pression dans la boîte par rapport à l’extérieur dans les 2 cas et l’indiquer sur le schéma. On ne constate aucun mouvement d’air quand la bougie est éteinte. Avec la bougie allumée, on constate que de l’air chaud sort de la cheminée. La seule condition expérimentale qui ait varié est le fait que la bougie soit allumée ou non entraînant une augmentation ou non de température dans la boîte par rapport à l’extérieur. On déduit que c’est le fait d’allumer la bougie qui, en augmentant la température dans la boîte, chauffe les gaz de l’air de la boîte qui se déplacent alors verticalement. Il y a donc moins de gaz dans la boîte qui voit sa pression diminuer.

11 a ) bougie éteinte b ) bougie allumée
Document 1 : Mise en évidence expérimentale de l’origine des déplacements d’air Protocole : a ) bougie éteinte b ) bougie allumée BP

12 2) Allumer l’encens. Représenter le trajet de la fumée d’encens dans les 2 cas sur le schéma. Qu’en déduire sur les mouvements d’air ? On constate qu’avec la bougie éteinte, la fumée d’encens se déplace verticalement ce qui confirme la conclusion précédente. Avec bougie allumée on constate que la fumée d’encens entre dans la boîte, donc se déplace horizontalement. La seule condition expérimentale qui ait varié est le fait que la bougie soit allumée ou non entraînant une différence de pression ou non entre l’extérieur et l’intérieur de la boîte (l’encens brûlant, la température est la même !). On déduit que c’est le fait d’allumer la bougie qui, en diminuant la pression dans la boîte, a fait se déplacer horizontalement l’air vers l’endroit qui a la plus basse pression

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14 Document du livre : 2p120, a et b p 126, a p 128
2p120 : voir I ap126: La température au sol de la Terre est inégale. C’est entre les tropiques que la température est maximum (entre 10 et 45°C). Puis au fur et à mesure que l’on se déplace vers les pôles, la température au sol diminue jusqu’à -25°C au pôle Nord. bp126: On retrouve la même constatation qu’en a. On constate également que au sol la température est plus élevé (ex : plus de 20°C à l’équateur), qu’en altitude (-70°C à 900m d’altitude), elle diminue avec l’altitude. ap128: La température des eaux océaniques superficielles de la Terre est inégale. C’est entre les tropiques que la température est maximum. Puis au fur et à mesure que l’on se déplace vers les pôles, la température diminue jusqu’à -2°C au pôle Nord.

15 Document 2 : le potentiel énergétique éolien mondial
Le potentiel énergétique éolien mondial est de 0, J/an (rappel : besoin de l’humanité en 2040 : 0, J/an). C’est une ressource renouvelable rapidement mais inégalement répartie à la surface du globe et variable dans le temps. Les besoins en 2040 étant de 0, J/an, l’énergie éolienne ne permettrait que de couvrir1,5 % des besoins. Par ailleurs, elle n’est pas accessible partout et tout le temps. Ce ne peut donc être l’unique ressource énergétique de l’humanité mais comme elle est renouvelable, elle peut être utilisée localement en complément d’autres énergies.  Synthèse : L’énergie solaire qui est inégalement répartie (doc 1 p 120), chauffe l’eau (doc a p 128) et le sol qui chauffe l’air (doc a et b p 126) de façon inégale et crée des différences de pression entraînant les vents (doc 1). Cette énergie est renouvelable rapidement mais n’est pas permanente, localisée et ne représente que 1,5 % des besoins de l’humanité en 2040 (doc 2). Elle ne peut donc à elle seule subvenir à ses besoins mais peut y participer.

16 B ) Connaissances à retenir sur l’énergie éolienne
Le soleil chauffe l’air (par l’intermédiaire du sol) et l’eau ce qui est à l’origine des vents. Utiliser l’énergie des vents (=éolienne) revient donc à utiliser indirectement de l’énergie solaire. Le potentiel énergétique de l’éolien ne peut satisfaire à lui seul les besoins énergétiques de l’humanité mais peut y participer étant une énergie renouvelable rapidement même si elle localisée et n’est pas permanente.

17 III – L’énergie hydraulique peut-elle subvenir aux besoins énergétiques de l’humanité ?
A ) Travail de recherche Quelle démarche doit-on mettre en place pour le savoir ? Hypothèse sur l’origine des courants fluviatiles et marins Démarche pour le vérifier

18 TP - L’énergie hydraulique peut-elle subvenir aux besoins énergétiques de l’humanité ?
D’après l’ensemble de ces documents déterminer si l’énergie hydraulique peut subvenir aux besoins énergétiques de l’humanité.

19 Document 1 : Mise en évidence d’une origine des mouvements d’eau.
Protocole : eau bleue froide eau bleue froide eau bleue chaude eau bleue chaude eau eau eau eau incolore incolore incolore incolore froide chaude chaude froide exp1 exp exp exp4 Comparaison des exp 1 et 2 On constate que l’eau bleue se mélange à l’eau incolore dans l’exp1 et s’enfonce sous l’eau incolore dans l’exp2. La seule condition expérimentale qui ait varié est la différence de température entre les 2 eaux dans l’exp2 alors qu’elles sont identiques dans l’exp1. On déduit que cette différence de température influence le mélange des eaux qui se fait lorsqu’elles ont la même température mais ne se fait pas lorsqu’elles sont à des températures différentes : l’eau froide se positionne sous l’eau chaude. Même raisonnement et même conclusion pour la comparaison exp 1 / exp4, exp 3 / exp2- exp3 / exp4

20 3 p117 : On constate que l’eau suit un cycle : en s’évaporant elle passe des océans dans l’atmosphère. Puis par liquéfaction se retrouve dans les nuages qui se déplacent au-dessus des continents. L’eau passe des nuages au sol sous forme de pluie ou de neige et retourne dans l’océan via les rivières. 2 p 120 : voir I et a p 128 : voir II b p 128 : On constate que l’évaporation est maximale entre les tropiques (4 à 8 mm/jour) et elle diminue en se dirigeant vers les pôles (1 mm/jour). 1b, 1c et 2 p 130 : On apprend qu’on peut utiliser l’énergie hydraulique des fleuves grâce aux barrages et plus difficilement l’énergie hydraulique des courants marins ce qui représente un potentiel exploitable d kWh soit 42,8% fois plus que la consommation actuelle de l’humanité qui est de kWh

21 Synthèse : L’énergie solaire qui est inégalement répartie (doc 1 p 120), chauffe l’eau des océans (doc a p 128) et permet son évaporation (doc b p128) mais de façon inégale ce qui a deux conséquences : - l’évaporation de l’eau est à l’origine du cycle de l’eau qui l’apporte sur les continents alimentant les cours d’eau. - Les différences de températures entraîne des déplacements de l’eau à l’origine des courants marins (doc 1). Cette énergie est utilisable en mer (cp130) mais aussi sur les cours d’eau (bp130) et est supérieure actuellement de 42,8% aux besoins de l’humanité elle pourrait donc y subvenir (2 p 130).

22 B ) Connaissances à retenir sur l’énergie hydraulique
Le soleil chauffe l’eau ce qui est à l’origine des courants marins et du cycle de l’eau. Utiliser l’énergie des courants marins, des barrages hydraulique revient donc à utiliser indirectement de l’énergie solaire. Le potentiel énergétique de l’hydraulique peut satisfaire à lui seul les besoins énergétiques de l’humanité étant une énergie renouvelable rapidement mais elle est localisée et nécessite donc d’être remplacée par d’autres sources d’énergie dans ces zones.

23 Devoirs pour vendredi 1er avril
1 ) Imaginer une question de connaissances nécessitant l’utilisation des connaissances du chapitre1 thème2 2 ) Ex d’application polycopié sur la mise en évidence d’une origine aux mouvements d’eau.

24 IV – L’énergie de la biomasse peut-elle subvenir aux besoins énergétiques de l’humanité ?
A ) Travail de recherche 1 ) Quelle démarche peut-on mettre en place pour le savoir ? 2 ) Proposer des hypothèses sur l’origine de l’énergie de la biomasse 3 ) Proposer un protocole pour tester vos/votre hypothèse(s). 4 ) TP – Mise en évidence que les végétaux utilisent l‘énergie lumineuse ainsi que le CO2 pour transformer la matière minérale en matière organique.

25 Obs : O2 diminue de 30 à 16 mg/L à l’obscurité puis augmente de 16 à 30 mg/L à la lumière. Inversement, le CO2 augmente de 18 mg/L à 25 mg/L à l’obscurité et diminue de 25 à 20 à la lumière. La seule condition expérimentale qui varie est l’éclairement ou non. On déduit que c’est l’éclairement qui influence la quantité d’O2 et CO2 : à la lumière du CO2 est consommé et de l’O2 rejeté et inversement à l’obscurité.

26 b ) Les végétaux ont besoin d’éléments minéraux comme le potassium (K), le phosphore (P) et l’azote (N) pour produire de la matière organique. Proposer un protocole pour le mettre en évidence. On prend des chlorelles ou autre végétal que l’on place dans un milieu contenant les minéraux, puis dans un milieu sans rien, un sans K, un autre sans P et un autre sans N. Le végétal dans les 4 derniers milieux devraient dépérir peu à peu si l’affirmation est vraie. c ) Interpréter les résultats du document 1 p 122. Comparaison 1 et 2 Obs : coloration rouge foncée donc amidon sur toute la feuille en 1, uniquement sur la zone sans papier noire sur 2. Seule condition qui varie : papier ou non permettant l’arrivée de la lumière ou non. Conclusion : la lumière influence la production d’amidon, elle est indispensable pour qu’il en soit produit.

27 Comparaison 1 et 3 Obs : coloration rouge foncée donc amidon sur toute la feuille en 1, pas du tout sur 3. Seule condition qui varie : présence ou non de CO2 Conclusion : le CO2 influence la production d’amidon, il est indispensable pour qu’il en soit produit. Comparaison 1 et 4 Obs : coloration rouge foncée donc amidon sur toute la feuille en 1, uniquement sur la zone verte sur 2. Seule condition qui varie : coloration verte ou non de la feuille Conclusion : la coloration de la feuille influence la production d’amidon, il n’est produit que dans les parties vertes. Synthèse : L’amidon est produit dans les parties vertes d’un végétal en présence de lumière et de CO2.

28 d ) Interpréter les expériences historiques ci-dessous.
En 1941, Ruben et Kamen ont placés des végétaux en présence d’eau et de dioxyde de carbone dont l’un des 2 a ses atomes d’oxygène marqué et suivent le devenir de cet atome. En 1950 Benson et Calvin réalisent le même genre d’expérience en marquant l’atome de carbone du CO2. Voici la synthèse de leurs résultats : Atome marqué O de H2O O de CO2 C de CO 2 Molécules marquées produites O2 C6H12O6 Immédiatement : C6H12O6 Au bout de quelques secondes : glucides simples (plusieurs glucoses associés et/ou transformés) et protides. Au bout de quelques minutes : glucides complexes (amion) et lipides.

29 Obs : lorsque l’oxygène de l’eau est marqué, la molécule produite marquée est le dioxygène
donc l’oxygène de l’eau est utilisé pour fabriquer le dioxygène dans le végétal. Obs : lorsque l’oxygène du CO2 est marqué, la molécule produite marquée est le glucose donc l’oxygène du CO2 est utilisé pour fabriquer le glucose dans le végétal. Obs : lorsque le carbone du CO2 est marqué, la molécule produite marquée est le glucose, puis des glucides simples et protides, puis des glucides complexes et lipides donc le carbone du CO2 est utilisé pour fabriquer le glucose dans le végétal qui ensuite sert pour fabriquer toutes les molécules organiques du végétal (glucides, protides, lipides).

30 e ) Proposer un schéma rassemblant l’ensemble des conclusions de cette étude.

31 5 ) D’après les documents3, 4 p 126 et 2 p 130, la biomasse peut-elle satisfaire l’augmentation des besoins énergétiques de l’humanité ? Doc 3 p 125 : On constate que l’énergie solaire absorbée par les végétaux est kJ/m2/an alors qu’ils en reçoivent kJ/m2/an ce qui représente 0,8% de l’énergie reçue ! À cette énergie, il faut retirer celle utilisée par la respiration des plantes, il reste alors disponible kJ/m2/an par qui sont normalement utilisée dans la chaîne alimentaire des animaux et des décomposeurs. Doc 4 p 125 : On constate que la productivité primaire est de 110Gt par an, maxima au niveau de l’équateur (1,7 Gt/an) et diminuant au fur et à mesure qu’on se dirige vers les pôles (0 Gt/an).

32 Doc 2 p 130 : On constate que kWh d’énergie provenant de la photosynthèse est exploitable ce qui est bien supérieur aux besoins énergétique de l’humanité de KWh. Synthèse : l’énergie de la biomasse provient du soleil et elle est colossale mais elle sert à la nutrition des êtres vivants pour fabriquer leur propre matière organique !

33 6CO2 + 12H2O + lumière solaire → C6H12O6 (glucose) + 6O2.+ 6H2O
B ) Connaissances à retenir sur l’énergie de la biomasse La lumière solaire permet, dans les parties chlorophylliennes des végétaux, la photosynthèse c'est-à-dire la réaction chimique de synthèse de matière organique à partir d’eau, de dioxyde de carbone : 6CO2 + 12H2O + lumière solaire → C6H12O6 (glucose) + 6O2.+ 6H2O Le glucose sera ensuite utilisé, avec les sels minéraux, pour former l’ensemble des autres molécules organiques. La photosynthèse permet ainsi, à l’échelle de la planète, l’entrée de matière minérale et d’énergie dans la biosphère. La lumière solaire, à l’origine de la photosynthèse, est donc à l’origine de la productivité primaire et de la biomasse mais seul 1 % de l’énergie solaire est utilisé pour la photosynthèse. Exploiter l’énergie de la biomasse revient donc à utiliser de l’énergie solaire mais elle entre en concurrence avec l’agriculture.

34 Définition : Les parties chlorophylliennes des végétaux sont les parties vertes, contenant une pigment vert : la chlorophylle. La photosynthèse est une réaction chimique de synthèse de matière organique à partir d’eau, de dioxyde de carbone et de sels minéraux. Une synthèse est une réaction chimique consistant à créer de nouvelles liaisons entre des atomes aboutissant à la création de nouvelles molécules. La productivité primaire est la production totale de matière organique élaborée par la photosynthèse. La biomasse est la masse totale des êtres-vivants présents dans un écosystème. La biosphère est l’ensemble des êtres vivants présents sur Terre. Ex 6 p 141

35 V – L’énergie fossile peut-elle subvenir aux besoins énergétiques de l’humanité ?
A ) Travail de recherche 1 ) Quelle démarche peut-on mettre en place pour le savoir ? 2 ) Proposer des hypothèses sur l’origine de l’énergie fossile 3 ) Proposer un protocole pour tester vos/votre hypothèse(s)

36 4 ) Déterminer l’origine des énergies fossiles grâce aux documents proposés :
Document 1 : les combustibles fossiles :doc a p 146. Document 2 : observation d’un charbon datant du carbonifère. Document 3 : observation au microscope polarisant de quelques combustibles fossiles. Document 4 : étude moléculaire des combustibles fossiles : doc 2 p 149

37 Document 1 (a p 146) On apprend qu’un combustible fossile (gaz, pétrole, charbon) peut brûler libérant du CO2 et CO éléments chimiques caractéristiques de la matière organique. Document 2 : observation macroscopique d’un charbon On constate qu’il y a des empreintes de feuilles dans la roche.

38 Charbon (type houille)
Document 3 : observation au microscope polarisant. Une molécule caractéristique des végétaux est la cellulose. Au microscope polarisant, elle apparaît en lumière polarisée en blanc brillant. Charbon (type houille) avec lumière non polarisée puis polarisée (x100) On observe une coloration blanc brillant en lumière polarisée, donc il y a de la cellulose, donc des restes de végétaux qui composent le charbon.

39 De la matière organique
Document 4 (2 p 149) Composition chimique De la matière organique Molécule similaire : stéranes du pétrole est un stérane de la membrane sans O. Molécule similaire : hopanes est un hopanoïdes sans O Molécule similaire : phytane du pétrole est un morceau de la chlorohyle a. Prophyrine de vanadium du pétrole est un morceau de chlorophyle a.

40 Synthèse : On constate que les combustibles fossiles sont composés de restes d’organismes végétaux que ce soit à l’échelle macroscopique (doc 2), microscopique (doc 3) ou moléculaire (doc 4). On conclut que les combustibles fossiles sont issus de restes de végétaux. 5 ) Quelle question cette conclusion soulève ? Comment à partir de végétaux on obtient un combustible fossile ? 6 ) Proposer des hypothèses. 7 ) Proposer une démarche pour tester vos/votre hypothèse(s)

41 8 )D’après le document b p 150 et l’ensemble des documents p 151, expliquer dans quelles conditions se forment les combustibles fossiles. Document b p 150 océan Zones côtières Production primaire en g de C/m2/an 50 Entre 150 et 250 Carbone organique accumulé dans les sédiments en g de C/m2/an 0,01 Entre 3 et 13 0,01g de C/m2/an s’accumule dans les sédiments de l’océan dont la productivité primaire est de 50g de C/m2/an donc 0,02% du C produit dans les océans s’accumule dans les sédiments. 3 à 13 de C/m2/an s’accumulent dans les sédiments des zones côtières dont la productivité primaire est de 150 à 250 g de C/m2/an donc 2 à 5,2 % du C produit dans les zones côtières s’accumulent dans les sédiments.

42 Document a p 151 On observe que des sédiments se sont accumulés du trias au tertiaire en comblant un creux.

43 Document b p 151 A 500 m 5% de la MO est transformée, puis ce % augmente avec la profondeur pour atteindre 17% à 2500m.

44 On constate que dans le Bassin de Paris, la température est de 15°C en surface et qu’elle augmente au fur et à mesure que la profondeur augmente pour atteindre 90°C à 1900m

45 Comparaison de la masse d’hydrocarbures formés à 1 j :
5,9 mg à 180°C, augmentation jusqu’à 9,2mg à 220°C Seule condition exp qui varie : température Conclusion : la température influence la transformation de MO en hydrocarbure :elle augmente cette transformation Comparaison de la masse d’hydrocarbures à 180°C: 5,9 mg à 1j, augmentation jusqu’à 12,8mg à 270j Seule condition exp qui varie : temps Conclusion : le temps influence la transformation de MO en hydrocarbure : elle augmente cette transformation

46 Même quantité de combustible quelle que soit la pression.
Pourtant une condition exp qui varie : pression Conclusion : la pression n’influence pas la transformation de MO en hydrocarbure. Synthèse : Une petite partie de la MO produite se dépose dans les sédiments (doc b p 150). Les sédiments vont peu à peu s’enfoncer (doc a p 151). La température va alors augmenter (doc c p 151). Ce qui va entraîner la transformation de la MO en hydrocarbures (doc b et d p 151).

47 9 ) TP : Étude des caractéristiques d’un gisement de pétrole
9.1 ) Quelles sont les caractéristiques des gisements de pétrole du document 2c p 153 ? On constate que tous les gisements se trouvent dans du grès et sous une couche d’argile. 9.2 ) Quelle question peut-on se poser ? Pourquoi les gisements de pétrole sont tous dans du grès et sous une couche d’argile ? 9.3 ) Proposer des hypothèses L’argile empêche le pétrole de passer. 9.4 ) Proposer un protocole pour tester vos hypothèses

48 9.5 ) Expérience de modélisation du piégeage du pétrole
Protocole : On dispose de 2 béchers que l’on remplit ainsi : On injecte de l’eau dans le gravier via le grand tube. Question a : Que modélise l’huile ? (0,5 point) Que modélisent les couches de graviers, de sable et d’argiles ? (0,5 point) L’huile modélise le pétrole. Les couches de graviers, sable et argiles modélisent des couches de roches sédimentaires.

49 Question c : Interpréter cette expérience puis utiliser cette conclusion pour expliquer la répartition des gisements de pétrole dans le doc c p 153. (3 points) Sous la pression de l’eau, on observe dans le bécher 1 que l’huile remonte en surface et affleure au-dessus du sable alors que dans le bécher 2 l’huile remonte dans le tube qui permet la communication entre le sable et la surface. L’huile reste sinon en-dessous de l’argile, dans le sable. La seule condition expérimentale qui varie étant la présence ou non d’argiles en surface. On conclut que c’est l’argile qui empêche l’huile e remonter. Résultats :

50 Ainsi, quand le pétrole se forme, il va remonter vers la surface mais va être bloqué sous les couches d’argiles ce qui explique qu’on trouve toujours des gisements sous des couches d’argiles. 9.6 ) D’après les doc 1a et 1b p 154, comment les industries pétrolières trouvent de nouveaux gisements de pétrole ? On utilise des ondes sismiques pour trouver de nouveaux gisements de pétrole. En effet, elles sont réfléchies par les différentes couches de roches et leur vitesse varie selon les roches qu’elles rencontrent. Dans l’image b, on observe ainsi une zone ou la vitesse est comprise entre 2000 à 2100 m/s (colorée en jaune). Cette vitesse étant caractéristique des gisements de combustibles, cette zone est un gisement de pétrole comme indiqué sur l’image.

51 Cycle du carbone naturel (en noir)
10 ) Complète le cycle naturel du carbone ci-dessous (titre et légendes) issu du doc 2a p 157 grâce au doc 2b p 157 3,3Gt de C/an 1,9Gt de C/an 1,9Gt de C/an Cycle du carbone naturel (en noir) et influence de l’Homme sur ce cycle (en rouge)

52 11 ) D’après ce cycle et les documents p 155, quelles sont les conséquences néfastes de l’exploitation puis de l’utilisation des combustibles fossiles ? On constate que naturellement le carbone est piégé peu à peu dans la lithosphère à raison de 0,1 Gt/an. Or l’Homme utilise 3,3 + 1,9 + 1,9 = 7,1Gt/an de C de la lithosphère soit 70 fois plus que le cycle naturel n’en produit. Il enrichit la biosphère, l’atmosphère et l’hydrosphère en carbone. D’après le doc 2 p 155, l’exploitation du pétrole peut entraîner des marées noires. D’après le doc 3 p 155, l’exploitation du pétrole peut entraîner une déforestation, la pollution de grande quantité d’eau et des rejets de gaz à effet de serre très important. Synthèse : Ainsi, l’exploitation des combustibles fossiles à des conséquences écologiques car elle entraîne des pollutions.

53 B ) Connaissances à retenir sur l’énergie fossile
La présence de restes organiques dans les combustibles fossiles montre qu’ils sont issus d’une biomasse. La biomasse utilisant l’énergie solaire pour s’élaborer, utiliser de l’énergie fossile revient donc à utiliser l’énergie solaire du passé ! L’étude des gisements de combustibles fossiles montre que la transformation et la conservation de la matière organique se déroulent dans des circonstances géologiques particulières :

54 1 ) Transformation de la matière organique en combustibles fossiles
Dans des environnements où la production primaire (cf def dans IV) est très importante, une faible proportion de la matière organique échappe à l’action des décomposeurs du sol. La matière organique va alors faire partie des sédiments et s’appelle kérogène. Les sédiments devenant au cours du temps de plus en plus épais, ils s’enfoncent dans le sol : c’est la subsidence. La température augmentant avec la profondeur, la matière organique, emprisonnée dans les sédiments, va subir un « craquage thermique » c’est-à-dire que la température va casser progressivement les molécules organiques et donner des combustibles fossiles.

55 2 ) Conservation des combustibles fossiles
Les combustibles fossiles créés peu à peu sont contenus dans les interstices de la roche sédimentaire dont ils sont issus. Ils vont ensuite remonter en surface jusqu’à ce qu’ils rencontrent une couche de roches imperméables leur empêchant le passage et forment un gisement. La connaissance de ces mécanismes permet de découvrir les gisements et de les exploiter par des méthodes adaptées. Mais cette exploitation a des conséquences économiques et environnementales. Par ailleurs, l’utilisation ensuite de ces combustibles fossiles restitue, rapidement, à l’atmosphère notamment, du dioxyde de carbone prélevé lentement et piégé depuis longtemps. L’augmentation rapide, d’origine humaine, de la concentration du dioxyde de carbone dans l’atmosphère interfère avec le cycle naturel du carbone.

56 Définition : Un combustible fossile est une roche qui peut brûler et dont la combustion libère entre autre de l’énergie (ex : pétrole, charbon, gaz naturel). Un décomposeur est un être vivant du sol qui utilise la matière organique des êtres vivants morts ce qui permet la décomposition, le recyclage de ces restes d’êtres vivants. Un sédiment est un dépôt de particules minérales et/ou organiques. Un bassin sédimentaire est un lieu où se forment des sédiments. La subsidence est l’enfoncement progressif d’un bassin sédimentaire. Le craquage thermique est une réaction chimique entraînant la cassure progressivement des molécules sous l’action de la température. Une roche sédimentaire est une roche issue de la transformation d’un sédiment sous l’effet de la subsidence.

57 BILAN DU CHAPITRE : Comment l’Homme peut-il relever le défi énergétique de 2050 ?
En diversifiant ses sources d’énergie (solaire, éolien, hydraulique, biomasse, énergies fossiles). En exploitant la source d’énergie adaptée à chaque environnement sans empiéter sur ses autres besoins (notamment alimentaire) et en préservant l’environnement. En privilégiant les sources d’énergie renouvelable (solaire, éolien, hydraulique, biomasse)

58 Exemples de questions de connaissances :
Exposer les différentes sources d’énergie que peut exploiter l’Homme. Justifier cette phrase « toutes les sources d’énergie exploitées par l’Homme sont de l’énergie solaire directe ou indirecte ». Comment l’Homme peut-il relever le défi énergétique de 2050 ?