SVT Thème2:Enjeuxplanétairescontemporains TermSTP Thème2A/Chapitre1:GéothermieetpropriétésthermiquesdelaTerre ESTHER

TP2:Etudecomparativedelaconvectionetdelaconduction

L’origine de l’énergie thermique libérée à la surface de la Terre est principalement radioactive. Lemanteauestresponsabledelamajeurepartiedecettelibérationd’énergie.NousnousdemanderonsdoncparquelsmécanismescetteénergieestévacuéeàlasurfacedelaTerre.

Objectif:Montrezque les transfertsd’énergieparconvectionsontplusefficacesque les transfertsd’énergieparconduction.

Doc1.Listedumatérieldisponible:- Béchers- Becélectrique(ouplaquechauffante)- ThermomètresreliésàunsystèmeExAO- Puréeenflocons+eau- Moduled’enregistrementdesmesuresExAO(AtelierScientifique)

Doc2.DéfinitionsdelaconvectionetdelaconductionConduction: transfert thermiqueréalisédeprocheenproche(par transmissiond’uneagitationdesatomes)sansmouvementdematièreConvection: transfert thermique réalisé par le déplacement d’unmatériau du fait de différence de densitéentredessecteurschaudsetdessecteursfroids.

Doc3.LesconditionsdelaconvectionDans un environnement solide, des mouvements peuvent se réaliser dans le matériau sous certaines

conditions.Desdifférencesde températurespeuvent générerune remontéedematériel chaud, alorsque lesmatériauxrefroidisvontdescendre.Celaestpossiblesilarocheestsuffisammentfluidedoncsisaviscositéestfaible.Eneffet,pluslaviscosité(=résistanceàl’écoulementd’unmatériau)estforte,pluslacapacitédufluideàs’écouler diminue. La convection dépend donc de la viscosité du matériau et de ses différences detempératures.

Etape1:Concevoirunestratégiepourrésoudreunesituation-problème(10minutes)

Proposez un protocole afin de montrer que les transferts par conduction sont moins efficaces que lestransfertsparconvection.

Étape2:Mettreenœuvreunprotocolederésolutionpourobtenirdesrésultatsexploitables

Après validation de votre protocole, réalisez ce protocole.Attention,même si votre protocole est juste, uneversionmodifiéepeutvousêtreimposéeenraisondescontraintesdematérieldisponible(ilenestdemêmelejourdesECE).

Étape3:Présenterlesrésultatspourlescommuniquer

Sous la forme de votre choix, présenter et traiter lesdonnées brutes pour qu'elles apportent les informationsnécessairesàlarésolutionduproblème.

Étape4:Exploiterlesrésultatsobtenuspourrépondreau

problème

A partir de vos résultats et des documents de tomographiessismiquesprésentés,montrezque lestransfertsd’énergieparconvection sont plus efficaces et que l’utilisation de latomographie permet de valider les mouvements convectifs dumanteau.

Activités Compétences Evaluation.1.Conceptiond’unprotocoleexpérimental

Concevoirunestratégiepourrésoudreunproblèmescientifique ABCD

2.Réalisationdesexpériences Mettre enœuvre un protocole expérimental / Suivre un proto-coleexpérimentalExAO

ABCD

3et4.Réalisationd’uncompte-rendunumériquesurAtelierScientifique

TraiterdesdonnéesetcommuniquerdesrésultatsExploiterlesdonnéesobtenuespourrépondreauproblème

ABCDABCD

5.Limitesdumodèle Avoirunespritcritique/Comprendreleslimitesd’unmodèle 6.Documentsdetomographiesismique Comprendreleprincipedelaméthodeetsavoirl’exploiter

Tomographie sismique: méthodegéophysique qui s’appuie sur l’étude dedécalage d’arrivée des ondes sismiquesaux stations qui permet de mettre enévidence les hétérogénéités detempératures du manteau (les zonesfroides accélèrent les ondes, les zoneschaudes les ralentissent) et ainsi demodéliserlesmouvementsconvectifsdumanteau.

Documentsressources

Quelquesexemplesdedonnéestomographiquesdanslemonde.