TD 22 structure thermique (maison)

TD 22 La structure thermique du globe terrestre (travail àla maison)

Activité 1: L’apport des transferts thermiques à la connaissance du globe terrestre

Dans la lithosphère, la température augmente en moyenne de 30°C par kilomètre. Si cette évolution était linéaire, la température au centre de la Terre serait d’environ 192 000°C. Or l’estimation faite par les géologues se situe autour des 5 000 à 6 000°C. On émet l'hypothèse que cette différence de température s’explique par la présence d’enveloppes terrestres ayant des modes de transfert de la chaleur différents.

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On cherche à tester l’hypothèse d’une propagation différente de la chaleur dans les différentes enveloppes du globe terrestre.

Document : Evolution du géotherme et gradients géothermiques dans les différentes enveloppes de la Terre

Document : Modes de propagation de la chaleur

Document : Le comportement rhéologique des matériaux terrestres

Document: Le modèle analogique

Exploiter les résultats pour valider ou non l’hypothèse d’une propagation différente de la chaleur dans les différentes enveloppes du globe terrestre en indiquant précisément le type de propagation rencontré.Pour cela confronter les résultats de la modélisation aux données du géotherme terrestre fourni afin d'en déduire dans quelles parties du globe il y a conduction / convection.

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Le géotherme désigne le profil de température de la Terre, il représente la courbe régulière de variation de la température en fonction de la profondeur (ou de la pression)Le gradient géothermique est la pente du géotherme à une profondeur donnée (c'est à dire le taux d'augmentation du géotherme), il correspond à la variation de température entre 2 profondeurs. Il s’exprime en °C/km.

Document : Evolution du géotherme et gradients géothermiques dans les différentes enveloppes de la Terre

Document : Modes de propagation de la chaleur

Il existe 2 modes de propagation principaux de la chaleur : la conduction et la convection On parle de conduction lorsque la chaleur se déplace de proche en proche dans un matériel conducteur fixe On parle de convection lorsque le transfert de chaleur s’accompagne d’un déplacement de matière.

Document : Le comportement rhéologique des matériaux terrestres

La rhéologie décrit le comportement des matériaux (leur déformation) lorsqu'ils sont soumis à une contrainte. Pour les matériaux solides, on distingue les comportements: - élastique: lorsqu'un matériau se déforme de façon réversible (retour à la forme initiale à l'arrêt de la contrainte) ; - plastique (ou ductile) : lorsqu'un matériau se déforme de façon irréversible sans casser (exemples : asthénosphère et manteau inférieur). - rigide (ou fragile) : lorsqu'un matériau se déforme de façon irréversible en cassant (exemple : lithosphère). Pour les gaz et les liquides, le comportement est qualifié de fluide: le matériau s'écoule lorsqu'il est soumis à une contrainte (exemple : noyau externe) Le comportement fluide permet un déplacement (très rapide) de la matière ; le comportement plastique, associé à une faible viscosité, permet également un déplacement de la matière (celui-ci est très lent).

Document: Le modèle analogique

Résultats

Résultats

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Activité 2: L’apport des anomalies thermiques à la connaissance du globe terrestre

Document: la tomographie sismique

En science, on parle d’anomalie lorsqu’une mesure, montre un écart par rapport à la valeur attendue. L’anomalie est donc définie comme la différence entre la valeur mesurée et la valeur théorique. En sismologie, les valeurs théoriques sont définies par le modèle PREM

Document : Le modèle PREM

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Un modèle analogique de la convection

Bilan