flux de chaleur à la surface du globe

Voir le sujet précédent Voir le sujet suivant Aller en bas

flux de chaleur à la surface du globe

Message par Marie B. le Mer 17 Fév - 10:48

Bonjour
en pleines révisions voilà que je me rend compte que dnas la partie 3 géodynamique interne la première partie est "flux de chaleur à la surface du globe, conduction et advection de la chaleur, convection"
euh on doit palrer de quoi dans cette partie?????????? le gradient géothermique dnas la croute et la lithosphère? mais alors la convection???? je vois pas où ca va là-dedans???
y'a -t-il encore qq1 sur ce forum qui n'est pas écroulé sous des bouquins qui saurait me rpéondre?
merci

Marie B.

Messages : 929
Date d'inscription : 16/09/2008
Age : 36
Localisation : toulouse

http://photosprofsvt.over-blog.com/

Revenir en haut Aller en bas

Re: flux de chaleur à la surface du globe

Message par cocotruc le Mer 17 Fév - 11:06

Ben, ça va peut-être mieux si on comprend la phrase comme ça :
-(d'une part) :flux de chaleur à la surface du globe , (gradient)
-(d'autre part) conduction et advection de la chaleur ,
-(d'autre part) convection

Sauf que pour moi ce serait plutôt conduction (dans la croûte, et entre 2 compartiments séparés par une discontinuité) d'une part et advection et convection dans (le manteau) d'autre part, mais ce ne serait pas la première fois qu'il y auraitde petites erreur dans l'énoncé du programme (c'est mal dit quoi!)

cocotruc

Messages : 1031
Date d'inscription : 16/09/2008
Age : 44
Localisation : Marne

Revenir en haut Aller en bas

Re: flux de chaleur à la surface du globe

Message par Marie B. le Mer 17 Fév - 11:30

oui comme ca, ca parait plus clair sauf que la deuxieme partie c'ets dynamique mantellique donc ca me semble assez redondant non???
bon de toute façon j'arrive pas à m'y mettre ce matin laors pas sûre que ca change grand chose, je vias faire comme tu le suggères et puis si c'est pas ca ben tant pis j'ai plus le tmeps lol
merci Corinne

Marie B.

Messages : 929
Date d'inscription : 16/09/2008
Age : 36
Localisation : toulouse

http://photosprofsvt.over-blog.com/

Revenir en haut Aller en bas

Re: flux de chaleur à la surface du globe

Message par Manoo le Mer 17 Fév - 12:04

Bonjour!

dans cette partie il faut avoir établir les différentes sources de chaleur et le mode de libération de cette chaleur
établir les différentes limites thermiques, en décrire les propriétés et préciser les propriété des couches limitées par elles

ensuite il faut savoir comment est évacuée la chaleur dans chaque couche
même si ça recoupe d'autres parties ce n'est pas grave... au contraire... c'est normal...
il faut arriver à faire des liens entre chaque paragraphe des BO

ensuite j'ai du mal à comprendre la question donc désolée si je répond à côté... mais je rajouterai... la convection mantellique... ne ramène-t-elle pas un certain flux de chaleur en surface?

les points chauds sont aussi un moyen de faire fluer la chaleur en surface? non?

(En espérant avoir compris la question)

_________________
Manoo

Manoo

Messages : 2543
Date d'inscription : 16/09/2008

http://cid-1a197fd79fea5c25.spaces.live.com/default.aspx?_c02_vw

Revenir en haut Aller en bas

Re: flux de chaleur à la surface du globe

Message par invité le Mer 17 Fév - 12:09

Tout corps chaud tend à perdre sa chaleur au profit des corps environnants. Ce transfert
de chaleur peut se faire de trois manières : par rayonnement, par conduction et par
convection.
1) Transfert par rayonnement
Le transfert de chaleur par rayonnement correspond à la production d’un
rayonnement infra-rouge. Le rayonnement transmis augmente l’agitation moléculaire et
augmente ainsi la température de la masse considérée. : les masses atmosphériques sont
réchauffés de cette manière par le rayonnement solaire.
A ce niveau, il est important de signaler que la Terre émet, comme tout corps
chaud, un rayonnement infra-rouge, de l’ordre de 390 W.m-2, dont 61% (soit 240W.m-2)
sont réémis dans l’espace. L’essentiel de cette énergie est externe, la chaleur interne
intervenant très peu dans cette perte de chaleur par rayonnement (rappelons que flux
moyen de chaleur, Φm est égal à 80 mW.m-2). La surface terrestre joue un rôle
important en réfléchissant une partie du rayonnement infrarouge, qui sera à son tour
réfléchis par l’atmosphère dans la constitution de l’effet de serre. De fait, l’énergie
réémise par la surface terrestre est supérieure à l’énergie solaire incidente (350 W.m-2),
car la Terre reçoit en retour une partie du rayonnement réfléchi par l’atmosphère et les
nuages.
27
2) Transfert par conduction
Dans le cas d’un transfert par conduction, le transport d’énergie s’effectue à travers le
réseau cristallin. Soit une couche de roche d’épaisseur δz à la température initiale To.
Document 17
Si à sa base, cette couche de roche est en contact avec une source de chaleur. Un
flux de chaleur Φ va traverser la couche de roche en question et augmenter sa
température de δT.
Φ = δQ/ δt
où δQ est la variation de chaleur pour augmenter la température de δT et δt la durée
nécessaire au transfert de chaleur. On aura la relation suivante :
Φ = k. δT/δz
où k est la conductivité thermique, exprimée en W.m-1.°C-1,
une constante caractéristique du matériau traversé.
La même formule peut s’écrire :
δQ/ δt = k. δT/δz
et elle exprime simplement que le flux Φ est proportionnel au gradient δT/δz
On comprendra aisément que pour un même flux de chaleur, à la base de la
couche de roche (avec une épaisseur traversée faible), l’augmentation de température
sera supérieure à celle du sommet de la couche de roche. Un gradient de température
existera entre la limite inférieure et la limite supérieure de la couche de roche ici
représentée.
matériau k en W.m-1. °C-1
cuivre 400
acier 40
granite 2,5
sédiment 1
eau 0,5
k est très faible pour les roches ; celles-ci conduisent très mal la chaleur.
Cependant, le transfert de chaleur par conduction est essentiel dans plusieurs
phénomènes géologiques. Il s’effectue, principalement au sein de la lithosphère, à
chaque fois qu’un matériau est à la fois chaud et visqueux et se retrouve en contact
direct avec un matériau froid ; une viscosité trop élevée ne permettant pas des
28
mouvements de matière. Le transfert par conduction intervient principalement dans la
croûte terrestre notamment dans les cas suivants :
1. le métamorphisme de contact
Un diapir granitique remonte vers la surface, étant donné notamment que
sa densité est plus faible (voir paragraphe 3)). Il perd sa chaleur par conduction
au profit du milieu environnant et, de fait, est l’élément déclencheur des
transformations minérales de haute température dans les roches encaissantes et
qui formeront l’auréole de métamorphisme.
2. « l’effet fer à repasser » ou métamorphisme inverse
« L’effet fer à repasser » ou métamorphisme inverse se rencontre dans
des séries où le degré du métamorphisme décroît du haut vers le bas (par
exemple : amphibolites surplombant des schistes vert à épidote), c’est le cas des
schistes hercyniens du bas Limousin. Ce phénomène résulte de l’écaillage d’une
croûte continentale, dont la base chaude vient surplomber des séries
préexistantes, la première venant métamorphiser par conduction les roches sousjacentes.
Dans le détail, le transfert de chaleur dégage également des quantités
importantes d’eau abaissant le point de fusion des roches des terrains ainsi
métamorphisés et peut aller jusqu’à la formation de leucogranites (leucogranites
du Haut Himalaya).
Le même type de métamorphisme inverse se rencontre également à la
base d’une nappe ophiolitique correspondant à une lithosphère océanique jeune
et chaude (Oman, Nouvelle Calédonie) venant chevaucher une lithosphère
continentale.
La conduction n’explique pas tous les transferts de chaleur sur Terre. En effet,
dans l’hypothèse d’une conduction seule, comment expliquer les hétérogénéités du flux
de chaleur avec l’existence de zones froides et de zones chaudes ?
3) Transferts par convection
La convection correspond à un mouvement d’une matière fluide, avec transport
de chaleur sous l’influence de différences de température et de densité.
Ce phénomène peut être exprimé par l’équation suivante :
ρT = ρTo/[1+α(T-To)]
où To est la température initiale d’un corps X
T est la température finale de X
ρTo est la densité de X à la température To
ρT est la densité de X à la température T
α est le coefficient de dilatation thermique de X
α est faible, de l’ordre 10-5. Un raisonnement simple sur l’équation montrera que
quand T augmente, la densité de X diminue. C’est l’expression mathématique d’un
29
phénomène connu : un corps chaud est plus léger (sa densité diminue) ; les
montgolfières fonctionnent sur ce système.
Cette équation est une application de l’équation suivante :
V = Vo ( 1 + α T)
Décrivant la dilatation thermique d’un corps et où Vo est le volume initial d’un
corps et V le volume final de ce corps ayant subit une variation T de température.
Un autre exemple pour le comprendre est celui d’un radiateur d’appartement :
Document 18
L’air chaud, moins dense, s’élève, se refroidit, devient plus dense et redescend.
Convection et advection
Une distinction est quelquefois faite entre la convection et l’advection : la
convection étant utilisé pour un transfert principalement vertical de matière et ou
d'énergie sous l’effet d’une différence de propriété du milieu, l’advection
s’appliquant à tout transfert principalement horizontal d’énergie ou de matière (par
30
exemples dans une cellule de convection comme les cellules de Hadley ou bien
encore dans les épanchements latéraux au sommet d’un panache mantellique...).
Il s’agit bien de voir que tout mouvement n’est pas purement vertical, ni
purement horizontal, mais possède trois composantes, dans chaque direction de
l’espace, même si l’une d’entre elles peut être prépondérante.
Ces phénomènes sont essentiels pour comprendre plusieurs choses dans le
fonctionnement de la planète Terre. Il intervient notamment dans :
La géodynamique interne
- les mouvements matière et de chaleur dans le manteau
les panaches mantelliques et les cellules de convection
mantelliques correspondent à des applications directes de
l’exemple traité ci-dessus. Réchauffé par l’énergie provenant du
noyau et des roches mantelliques ; des zones du manteau plus
chaudes et donc moins denses remontent au travers du manteau,
se refroidissent et retournent en profondeur (Fig. 3).
- la subduction
Là aussi, il s’agit d’une application directe du cas précédent. La
croûte océanique, froide et dense plonge en profondeur. Les
différences de pendages des surfaces de Wadati-Benioff entre
zones de subduction (Pérou : 25° ; Mariannes : 90°) s’expliquent
par les différences d’âge, de température et de densité des croûtes
océaniques en question.
- l’ascension des magmas et les points chauds en sont d’autres
illustrations.
La géodynamique externe
- les mouvements atmosphériques
Les masses d’air chauffées par le rayonnement solaire sont moins
denses, s’élèvent en altitude où elles refroidissent et redescendent.
Ainsi, se forment 3 cellules de convection par hémisphère dans
l’atmosphère terrestre (Document 19). Un système à 13 cellules a été
décrit sur Jupiter, des systèmes à une cellule existent sur Vénus et
Mars. Le nombre de cellules semble être lié à l’épaisseur de
l’atmosphère de la planète.
31
Document 19 (In : Caron et al. (1995 :14).
De l’air plus chaud s’élève au niveau de 60° de latitude et redescend au niveau
du pôle et de 30° de latitude où il rejoint l’air descendant provenant de la cellule
équatoriale. Ces mouvements verticaux des masses d’air conditionnent d’autres
mouvements, horizontaux cette fois : les vents. Les alizés en sont des exemples.
En ce qui concerne les masses d’air, il est quelquefois fait distinction entre
l’advection et la convection. L’advection s’applique pour les mouvements horizontaux
des masses d’air (d’une zone de haute pression vers une zone de basse pression)
- les courants marins
Le même phénomène s’applique aux masses d’eaux : la circulation de ces dernières est
couplée à celle des masses d’air. De surcroît, les eaux refroidies et donc denses ont
tendance à plonger et circuler en profondeur (entre 2000 et 3000 m).
Cependant, en ce qui concerne les courants marins, un autre phénomène se
surajoute, en augmentant la densité des eaux : l’influence de la salinité :
Dans les régions polaires, de la banquise se forme par solidification de l’eau de
mer. Or, le réseau cristallin de la glace n’accepte que très peu les atomes de Na
et Cl et, de fait, celle-ci est moins riche en sel que l’eau de mer dont elle
provient. En conséquence, l’eau, froide, non gelée est enrichie en sel voit sa
densité encore augmentée. Des courants profonds denses et salés se forment
dans les régions polaires, plongent en profondeur et circulent au fond des mers.
32
Cette circulation des eaux contrôlée par la température et la salinité des eaux est
appelée la circulation thermohaline.
Ainsi, le milieu océanique est un milieu à « deux étages » séparés par la
thermocline. Avec une zone superficielle où les masses d’eau ont des échanges
thermiques permanents avec l’atmosphère et une zone profonde, sous la
thermocline, où la température de l’eau est constante et voisine de 4°C. La
remontée des masses d’eau profondes près de la surface entraîne une
productivité biologique intense, ces eaux étant riches en gaz dissous (car froids,
la solubilité des gaz dans l’eau est fonction décroissante de la température) et en
sels minéraux. C’est ce qui arrive dans les zones d’upwellings (ex . côte du
Pérou).
4) De la conduction à la convection
La limite conduction/convection varie d’un matériau à l’autre et est dépendant
de la viscosité du matériau en question. En effet, si on fait subir une augmentation
progressive de température à un matériau, ce dernier diffusera sa chaleur par conduction
pure dans un premier temps. Mais au-delà d’une certaine température, il y a passage en
régime convectif En fait, en deçà de cette température, les particules doivent lutter
contre les frottements visqueux et la conduction est prépondérante. Mais petit à petit,
l’agitation des particules générée par l’augmentation de température dépassent ces
frottements : des mouvements de matière deviennent possibles et des transferts de
chaleur par le biais de ces mouvements de matière peuvent s’effectuer.
Cette capacité à passer en régime convectif peut être quantifiée par R, le nombre
de Rayleigh.
R= énergie fournie/énergie dissipée par viscosité
ou bien
R est un nombre sans dimension. R dépend de la gravité (g), de la viscosité (υ),
de la différence de température (T), du coefficient de dilatation thermique (α), de la
diffusivité thermique (κ) et l’épaisseur du matériau en question (d).
R caractérise la capacité d’un matériau à entrer en convection. Plus R est élevée,
plus cette capacité est élevée. Le passage en régime convectif se réalise au-delà d’une
valeur critique du nombre de Rayleigh appelée Rc égal à 1000. Dans le détail, pour R
compris entre 1000 et 2000, il n’y a pas réelle convection mais « frémissement » avec
quelques mouvements non organisés en cellules de convection véritables.

invité
Invité


Revenir en haut Aller en bas

Re: flux de chaleur à la surface du globe

Message par Julie le Mer 17 Fév - 12:10

Ah! un invité (bienvenu!) a posté une réponse scientifique; ça tombe bien, j'en poste une plutôt à connotation pédagogique. Moi ça me fait penser très fort à une partie du programme des 1eS:

La machinerie thermique de la Terre

(durée indicative : une semaine)

Dissipation de l'énergie interne de la Terre
Le flux de chaleur en surface en est la manifestation principale. La chaleur interne a pour origine essentielle la désintégration de certains isotopes radioactifs.

Convection du manteau terrestre
La fabrication de la lithosphère océanique, la subduction et les mouvements des plaques lithosphériques sont les manifestations d'une convection thermique à l'état solide du manteau (transport de chaleur par mouvement de matière). Les dorsales océaniques traduisent des courants montants chauds de matériel du manteau.
Les plaques en subduction traduisent des courants descendants froids.

Points chauds
Le magmatisme lié aux points chauds marque la remontée ponctuelle de matériel du manteau profond. Il s'exprime par des éruptions massives de laves basaltiques (plateaux océaniques, trapps, alignements insulaires).

Julie

Messages : 989
Date d'inscription : 23/09/2008
Age : 39
Localisation : montpellier

Revenir en haut Aller en bas

Re: flux de chaleur à la surface du globe

Message par cocotruc le Mer 17 Fév - 12:49

il est dommage que cet "invité" ait recopié un extrait complet issu de je ne sais où, assez imbuvable, sans même améliorer la mise en page, et ne répondant pas vraiment à la question.

cocotruc

Messages : 1031
Date d'inscription : 16/09/2008
Age : 44
Localisation : Marne

Revenir en haut Aller en bas

Re: flux de chaleur à la surface du globe

Message par Julie le Mer 17 Fév - 16:11

Tiens oui, c'est rigolo, il y a le numéro des pages et des références à des documents.

Bon, cela dit, ça fait pas de mal à lire, surtout la partie conduction: un peu de révisions sur le métamorphisme. Donc, merci à l'invité!

A y être, je n'avais jamais vu le mot "advection": une petite définition pour la géologue amateure qui ne demande qu'à progresser?

Julie

Messages : 989
Date d'inscription : 23/09/2008
Age : 39
Localisation : montpellier

Revenir en haut Aller en bas

Re: flux de chaleur à la surface du globe

Message par cocotruc le Mer 17 Fév - 16:52

Quand on distigue les 2 terme dans une cellule de convetion, l'advection c'est la branche horizontale, la convection étant la branche verticale

Bon, ça c'est ce queje pensais.

Après recherche rapide, il faut utiliser le terme de convection pour les déplacements dus à la poussée d'Archimède (ces déplacements sont donc bien verticaux, et même plus : vers le haut), le terme advection est conservé pour toutes les autres causes

http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-advection-convection.xml

cocotruc

Messages : 1031
Date d'inscription : 16/09/2008
Age : 44
Localisation : Marne

Revenir en haut Aller en bas

Re: flux de chaleur à la surface du globe

Message par Julie le Mer 17 Fév - 16:59

Quand on parle de cellules de convection alors, on fait un abus de langage?
Ca me semble bien du coupage de cheveux en 4 tout ça; je ne m'en souviendrai jamais! Enfin,

Julie

Messages : 989
Date d'inscription : 23/09/2008
Age : 39
Localisation : montpellier

Revenir en haut Aller en bas

Re: flux de chaleur à la surface du globe

Message par Manoo le Ven 19 Fév - 15:40

L'advection c'est le transport de matière au sein d'un mouvement ou flux

par exemple un courant (aérien ou marin) c'ets un déplacement d'air ou d'eau qui peut transporté des débris, des poussières etc...
les débris et les poussières étant transportés par advection

si besoin, posez vos questions!

_________________
Manoo

Manoo

Messages : 2543
Date d'inscription : 16/09/2008

http://cid-1a197fd79fea5c25.spaces.live.com/default.aspx?_c02_vw

Revenir en haut Aller en bas

Re: flux de chaleur à la surface du globe

Message par Manoo le Ven 19 Fév - 15:40

j'aime bien ce lien que j'ai retrouvé et qui m'avait permis de comprendre http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-advection-convection.xml

_________________
Manoo

Manoo

Messages : 2543
Date d'inscription : 16/09/2008

http://cid-1a197fd79fea5c25.spaces.live.com/default.aspx?_c02_vw

Revenir en haut Aller en bas

Re: flux de chaleur à la surface du globe

Message par cocotruc le Ven 19 Fév - 18:51

Marie, c'est le lien que j'avais donné plus haut...

cocotruc

Messages : 1031
Date d'inscription : 16/09/2008
Age : 44
Localisation : Marne

Revenir en haut Aller en bas

Re: flux de chaleur à la surface du globe

Message par Marie B. le Sam 20 Fév - 12:44

c'etait pas moi Wink

Marie B.

Messages : 929
Date d'inscription : 16/09/2008
Age : 36
Localisation : toulouse

http://photosprofsvt.over-blog.com/

Revenir en haut Aller en bas

Re: flux de chaleur à la surface du globe

Message par Panpan62 le Sam 20 Fév - 15:24

Merci pour la définition de l'advection Very Happy

Panpan62

Messages : 178
Date d'inscription : 24/03/2009
Localisation : académie de Lille

Revenir en haut Aller en bas

Re: flux de chaleur à la surface du globe

Message par cocotruc le Sam 20 Fév - 20:06

Désolée, Marie, J'ai pas bien lu!

cocotruc

Messages : 1031
Date d'inscription : 16/09/2008
Age : 44
Localisation : Marne

Revenir en haut Aller en bas

Re: flux de chaleur à la surface du globe

Message par Manoo le Dim 21 Fév - 18:15

désolée
je lis un peu en diagonale en ce moment

bon courage à vous en tout cas !!!!!
je pense à vous malgré mon absence!

_________________
Manoo

Manoo

Messages : 2543
Date d'inscription : 16/09/2008

http://cid-1a197fd79fea5c25.spaces.live.com/default.aspx?_c02_vw

Revenir en haut Aller en bas

Re: flux de chaleur à la surface du globe

Message par Contenu sponsorisé Aujourd'hui à 12:12


Contenu sponsorisé


Revenir en haut Aller en bas

Voir le sujet précédent Voir le sujet suivant Revenir en haut

- Sujets similaires

 
Permission de ce forum:
Vous ne pouvez pas répondre aux sujets dans ce forum