TP 9 : La Terre, une machine thermique

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1 TP 9 : La Terre, une machine thermique

2 La Terre est le siège d une énorme production de chaleur interne qui se manifeste à sa surface sous diverses formes :. Problème : Quelle est l origine de cette chaleur interne? Quels sont les mécanismes qui permettent son évacuation à travers les enveloppes du globe terrestre?

3 Activité 1 : les anomalies du flux géothermique à la surface de la Terre Le flux géothermique est la quantité de chaleur dégagée en surface du globe par unité de temps et par unité de surface.

4 Document 2 : Taux de chaleur dégagée par les isotopes radioactifs* pour les différentes enveloppes terrestres. (Hachette 1 ère S p295) Document 3 : Concentrations en éléments radioactifs et taux de chaleur dans différentes enveloppes terrestres (ppm : parties par million) (les taux de chaleur produite sont des estimations) (Hachette 1 ère S p.295)

5 Activité 2 : les mécanismes de dissipation de la chaleur interne du globe La surface de la Terre évacue de la chaleur. Cette chaleur a pour origine la désintégration d éléments radioactifs à l intérieur du globe, tout particulièrement dans le manteau inférieur. Pb : Comment la chaleur en profondeur se propage-t-elle vers la surface du globe?

6 Document 4 : les modes de transfert de chaleur La conduction est un mécanisme où la chaleur se transmet de proche en proche au sein d un milieu. La chaleur, à l échelle atomique, correspond à une agitation des atomes ; les atomes agités, en «heurtant» leurs voisins, augmentent leur niveau de désordre, donc leur température. La convection est un mode de transport de la chaleur qui s accompagne de mouvements de matière : c est le déplacement des atomes qui provoque le transfert de chaleur, donc l élévation de température.

7 Document 5 : Expérience analogique des deux modes de propagation de la chaleur. (Belin 1 ère S p.99)

8 Température ( C) T C en fonction du temps pour deux types de transfert de chaleur sonde 1 (fond) conv sonde 2 (surf) conv 40 sonde 1 (fond) cond 30 sonde 2 (surf) cond temps (s)

9 Document 6 : le gradient géothermique de la Terre en profondeur (1 ère S Belin p.98)

10 CONDUCTION CONVECTION Mouvement de matière Mécanisme Nature de support Lieu principal

11 Activité 3 : Transfert de chaleur et tectonique des plaques Pb 3 : Quelles relations peut-on établir entre la tectonique des plaques et les transferts de chaleur à l intérieur du globe?

12 Document 7 : Le flux géothermique théorique par conduction (flèches bleues) et le flux mesuré au niveau du plancher océanique (flèches rouges). (Belin 1 ère S p.100)

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14 Document 8 : Images de tomographie sismique : a. au niveau d une zone de subduction (Ryu Kyu, Japon) ; b. au niveau de l Atlantique central. (Belin 1 ère S p.100)

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16 Document 9 : Volcanisme de point chaud et transfert de chaleur (Belin 1 ère Sp.101)

17 POINT CHAUD Hatier 2001

18 Convection à deux niveaux la lithosphère ne franchit pas la limite du manteau supérieur.à - 670km Convection à un niveau brassant l'ensemble du manteau (la lithosphère franchit la limite du manteau supérieur).

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20 Convection à un niveau brassant l'ensemble du manteau (la lithosphère franchit la limite du manteau supérieur).

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22 11 mars 2011 JAPON

23 11 mars 2011 séisme de magnitude 8,9 sur l'échelle de Richter a/6a00e5500b4a e5fc9e b1e970c-pi

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25 l'archipel japonais se situe à la frontière de trois plaques tectoniques : les plaques Pacifique, eurasienne et des Philippines «la plaque Pacifique glisse sous le Japon à une vitesse de 8 cm par an» «le réseau GPS installé en 1994 sur la faille. Il a montré que la zone ne se déplaçait pas du tout, que la subduction était bloquée» Honshu, aurait été déplacée d'un coup de 2,4 mètres

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27 L effet est tout à la fois dérisoire l axe de rotation de notre planète s est déplacé d une vingtaine de centimètres et prodigieux, lorsque l on songe que la masse de la Terre approche les six mille milliards de milliards de tonnes Enfin, la vitesse de rotation de la Terre sur elle-même a aussi été légèrement perturbée par le séisme : désormais, nos journées seront plus longues de près de deux millionnièmes de seconde.

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