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► Problème 3 : Comment l'énergie thermique produite en profondeur est transférée à la surface de la Terre?
● Act 5 : Modélisation de deux mécanismes de transfert de chaleur => voir TP
« Activités »
3 p245 Bord as
4 p245 Bordas
0 50 100 150 200 250 300 350 400 4500
10
20
30
40
50
60
Evolution de la température - Convection
Sonde 1 (au fond)
Sonde 2 (en surface)
temps (s)
tem
pé
ratu
re (
°C)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 4500
10
20
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70
80
Evolution de la température - Conduction
Sonde1 (au fond)
Sonde 2 (en surface)
temps (s)
tem
pé
ratu
re (
°C)
La température augmente au même rythme au fond et en surface => homogénéisation de la température rapide grâce au déplacement du liquide : c'est la convection
La température augmente rapidement et fortement en surface et très peu en profondeur => la température ne s'homogénéise pas. Il n'y a pas de déplacement de liquide : c'est la conduction
0 10 20 30 40 50 60 70
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0 f(x) = 4,23x - 214,08
Evolution de la température avec la profondeur - Convection
profondeur
Linéaire (profondeur)
température (°C)
pro
fon
de
ur
(cm
)
0 10 20 30 40 50 60 70
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0 f(x) = 0,19x - 13,62
Evolution de la température avec la profondeur - Conduction
profondeur
Linéaire (profondeur)
température (°C)
pro
fon
de
ur
(cm
)
Gradient géothermique faible (en °C/cm : faible variation de la température au cours de l'enfoncement) => pente forte ; a = 4,23 cm/°C
Gradient géothermique fort (en °C/cm : forte variation de la température au cours de l'enfoncement) => pente faible ; a = 0,19 cm/°C
Sonde 1
Sonde 2
Sonde 1
Sonde 2
● Act 6 : Le gradient géothermique profond et transfert de chaleur à l'intérieur du globe => voir TP
Pente faible (fort gradient géothermique)=> conduction
Pente forte (faible gradient géothermique)=> convection
conduction
convection
Remarque : direction des pentes est différente
Dans le modèle expérimental l'eau est un fluide qui circule rapidement. La chaleur a tendance à s'accumuler en surface.
Dans les profondeurs du globe les roches du manteau circule beaucoup plus lentement. Il y a déperdition d'énergie donc de chaleur d'où une température au sommet du manteau plus faible qu'à sa base.
0 10 20 30 40 50 60 70
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0f(x) = 4,23x - 214,08
Evolution de la température avec la profondeur - Convection
profondeur
Linéaire (profondeur)
température (°C)
pro
fon
de
ur
(cm
)
0 10 20 30 40 50 60 70
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0 f(x) = 0,19x - 13,62
Evolution de la température avec la profondeur - Conduction
profondeur
Linéaire (profondeur)
température (°C)
pro
fon
de
ur
(cm
)
Remarque : direction des pentes est différente
Dans le modèle expérimental la source de chaleur est placée en surface
Dans les profondeurs du globe la source de chaleur c'est la matière chaude du manteau qui arrive par convection à la base de la lithosphère. La chaleur est transférée par conduction de la base de la lithosphère rigide vers le sommet avec une perte de chaleur.
● Act 7 : Modélisation des transferts d'énergie thermique de la profondeur du globe vers la surface
2 p246 Bordas
3 p247 Bordas
4 p247 Bordas
1 p244 Bordas
