[PDF] TS-tp-p2A-10 Géothermie et propriétés thermiques de la Terre 1

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TS-tp-p2A-10 Géothermie et propriétés thermiques de la Terre 1 Objectif : le fonctionnement de la planète et une application (géothermie) - EXAO, tableur

Observation :

Températures au sol des 4 planètes telluriques et de la Lune (énergie solaire) Quelle est la température moyenne au sol sur la terre ? Comparer avec les données des documents suivants :

Geyser (100 °C)

Blue lagoon (baignade 45°C)

Mine de charbon (40 °C)

Coulée basaltique (1200 °C)

Quels sont les problèmes scientifiques qui se posent ? TS-tp-p2A-10 Géothermie et propriétés thermiques de la Terre 2

Problème : quelle est l'origine de la chaleur du globe terrestre ? Comment est-elle répartie ? Comment peut-on l'utiliser ?

Matériel : blouse, livre p. 222, 2 consoles SENS avec 8 thermomètres, 2 échantillons de roche taillée, plaque chauffante, support bois, 2

béchers, lampes, supports et pinces, pince en bois, tableur + fichier. Capacités et attitudes Activités expérimentales Compétences

Mettre en relation des données

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Réaliser une manipulation

Réaliser une manipulation

Mettre en relation des données

Recenser des informations

Extraire et organiser des

informations

Mettre en relation des données

1 - Le flux et le gradient géothermique

Exo 2, 3 et 4 p. 224 (voir cartes p. 3)

Comparer avec le flux mondial p. 3 ou 226.

Définir le gradient géothermique et le flux géothermique.

2 - Exploitation de la géothermie (science appliquée)

Exo 1 p. 224, exo 1 p. 232.

Définir les géothermies basses, moyennes et hautes énergies. Choisir l'emplacement d'un nouveau puits d'exploitation p. 4.

3 - Géothermie et contexte géodynamique (science fondamentale)

- Conduction et convection. Réaliser les expériences p. 5 (en alternance).

Définir la conduction et la convection

- Répartition Décrire le flux géothermique et les transferts thermiques :

En surface : à partir des docs p. 3.

En profondeur : à partir du doc 2 p. 231 et exo 6 p. 239.

Expliquer le principe de la tomographie sismique.

Exo 5 p. 226 et 4 p. 226.

- Tectonique Expliquer les mouvements de la tectonique des plaques à partir des activités 2, 3 et 4 p. 226 à 231. Bilan

Relier

Exploiter les données recueillies

Exploiter des données extraites

des atlas régionaux des ressources géothermales. les cartes de répartition mondiale du flux thermique pour replacer les exploitations actuelles dans le cadre structural : magmatisme de rifting, de subduction ou de points chauds.

Réaliser des mesures de

conduction et de convection à traiter avec un tableur informatique.

Réaliser et exploiter une

modélisation analogique de convection en employant

éventuellement des matériaux

de viscosité différente.

Exploiter les imageries de

tomographies sismiques. -rendu sur feuille double faisant apparaître la démarche expérimentale. TS-tp-p2A-10 Géothermie et propriétés thermiques de la Terre 3 Estimation du flux géothermique (en mW.m-2) (daprès Vasseur 1982, BRGM) 120
60
60
70
80

80 110 100

90
80
70 60
110
120
70
70
80
70
100
90
TS-tp-p2A-10 Géothermie et propriétés thermiques de la Terre 4 Matériel disponible et protocole d'utilisation du matériel

Ressource complémentaire :

Carte du bassin antillais

Site de Bouillante

Matériel :

- FT L17 (tableur) - fichier sur le site Afin de déterminer l'emplacement d'un nouveau puits pour une exploitation géothermique.

- construire le graphique présentant les variations de température en fonction de la profondeur pour

chaque site (sans tenir compte des mesures entre 0 et - 50 mètres qui ne sont pas représentatives du

gradient interne terrestre) - afficher les courbes de tendances et leurs équations avec deux décimales - déterminer le site le plus favorable pour un nouveau puits TS-tp-p2A-10 Géothermie et propriétés thermiques de la Terre 5 Matériel disponible et protocole d'utilisation du matériel Ressource complémentaire : flux géothermique = conductivité x gradient géothermique.

Matériel :

- matériel EXAO + thermomètres - FT B06 ou B07 - plaque chauffante - support bois - FT L17 (tableur) - fichier sur le site

Déterminer la conductivité de 2 échantillons, afin de déterminer la meilleure roche pour la géothermie.

- mettre chauffer la plaque chauffante (thermostat 6, pendant au moins 10 minutes).

- placer le bloc verticalement sur la plaque pendant 1 min (préparer un support pour déposer le bloc

chauffé). - placer la roche sur le support. - mettre les thermomètres en place - relever les températures pendant 5 min dans les deux échantillons.

- compléter la fiche tableur, représenter par un graphique les températures mesurées en fonction de la

distance, tracer les courbes de tendance, afficher les équations des droites (2 décimales), voir fiche

méthode sur le site.

- noter les coefficients directeurs des échantillons dans les cellules et le numéro de l'échantillon avec la

meilleure conductivité. Matériel disponible et protocole d'utilisation du matériel

Matériel :

- bécher 250 mL - 2 thermomètres - pinces - lampe - support

Afin de montrer le phénomène de convection

- rlacer - éclairer par le dessus et mesurer les variations de température pendant 6 minutes. - réaliser le même montage, fixer le bécher sur le support - éclairer par le dessous et mesurer les variations de température pendant 6 minutes

Voir résultats page suivante.

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