Fiche de cours

Gradient et flux géothermiques- Première- SVT

Lycée > Premiere > SVT > Gradient et flux géothermiques- Première- SVT

Fiche de cours
Quiz et exercices
Vidéos et podcasts

Objectif(s)

Définir le flux géothermique.
Caractériser le gradient géothermique dans les profondeurs de la Terre.

Points clés

La Terre produit de la chaleur du fait de la désintégration des éléments radioactifs qui composent ses enveloppes.
Cette énergie se dissipe en surface et est à l'origine du flux géothermique qui est mesurable.
Ce flux ne sera pas uniforme à la surface du globe :
- il est très élevé à l'aplomb des dorsales océaniques ;
- il faible au niveau des fosses et des zones de subduction ;
- plus le Moho est proche de la surface, plus le flux sera important.
On enregistre une augmentation de la température au sein de la Terre en fonction de la profondeur. Cette augmentation est appelée gradient géothermique. La courbe représentative de cette température en fonction de la température est appelée le géotherme.
L'origine principale du flux géothermique provient de la désintégration des substances radioactives contenues dans les roches.

1. La dissipation de l'énergie interne et son origine

a. En surface, le flux géothermique

La dissipation de l'énergie interne du globe correspond au flux géothermique.

Il est établi entre l'intérieur chaud (≥ 3500 °C) et l'extérieur plus froid (≈ 15 °C).
La quantité de chaleur dissipée par la planète est en moyenne de 3.10¹³ W.

Le flux géothermique varie selon le contexte géodynamique.
Il sera très élevé à l'aplomb des dorsales océaniques : la croute océanique étant de faible épaisseur, le manteau chaud est proche de la surface.
A contrario, il sera faible au niveau des fosses et des zones de subduction : l'emplacement du flux faible est associé au plongement de la lithosphère âgée devenue dense sans le manteau.

On peut également trouver un flux géothermique élevé sur les continents, comme en Alsace. Cette région se trouve dans un fossé d'effondrement qui présente une croûte continentale amincie, rapprochant ainsi le manteau de la surface.

b. En profondeur, le géotherme

On enregistre une augmentation de la température au sein de la Terre en fonction de la profondeur. Cette augmentation est appelée gradient géothermique. La courbe représentative de cette température en fonction de la température est appelée le géotherme.

Elle permet d'estimer la température à une profondeur donnée. Le géotherme n'est pas uniforme au sein des différentes enveloppes du globe.

Au niveau de la croûte, le gradient géothermique est de 30 °C.km^-1 (soit 3 °C par 100 m dans la partie superficielle de la croute terrestre).

2. Les sources de chaleur interne

L'origine principale du flux géothermique provient de la désintégration des substances radioactives contenues dans les roches.

Ces substances sont l'uranium ²³⁸U, ²³⁵U, le potassium ⁴⁰K et le thorium ²³²Th (Tableau 1).
On remarque que c'est la désintégration de l'Uranium qui produit le plus de chaleur.

Éléments radioactifs majeurs	Concentration dans les enveloppes constitutives du globe (ppm)				Production de chaleur par unité de masse (W.kg^-1)
Éléments radioactifs majeurs	Croûte continentale	Croûte océanique	Manteau	Noyau	Production de chaleur par unité de masse (W.kg^-1)
Uranium (²³⁵U et ²³⁸U)	1,6	0,9	0,015	10^-5	162.10^-6
Thorium (²³²Th)	5,8	2,7	0,08	10^-4	6,6.10^-6
Potassium (⁴⁰K)	25 000	4 000	200	1	4,8.10^-9

Tableau 1 : Énergie d'origine radioactive, concentration en éléments radioactifs de chaque enveloppe terrestre. (1 ppm = 10^-6 kg par kg de roche).

L'énergie totale produite par désintégration d'éléments radioactifs est de 22,6.10¹² W (Tableau 2).

On remarque que c'est le manteau qui libère le plus d'énergie soit 68 % de l'énergie totale libérée. Cela s'explique par son grand volume, même si les éléments radioactifs y sont faiblement concentrés.

	Croûte continentale	Croûte océanique	Manteau	Noyau	Total
Masse (en kg)	1,38.10²²	0,69.10²²	398.10²²	197.10²²
% de la masse totale	0,23	0,11	66,6	32,9
Énergie produite par la désintégration d'éléments radioactifs (en TW = 10¹² W)	5,76	1,26	15,59	0,014	22,6
% de l'énergie totale	25,46	5,57	68,92	0,06

Tableau 2 : Énergie produite par les différentes enveloppes de la Terre.

Le flux thermique moyen de la planète est de 3.10¹³ W, pour une superficie de la Terre de 510.10⁶ km², ce qui donne un flux moyen de 60 mW.m^-2.
Le flux thermique est variable : le flux moyen des continents est de 55,7 mW.m^-2, celui des océans de 67 mW.m^-2.

Il existe d'autres sources d’énergie interne :
• la chaleur initiale : c'est le refroidissement des matériaux terrestres profonds qui libèrent ainsi l’énergie accumulée pendant l’accrétion du globe produisant 1,23.10¹³ W.
• la chaleur de différenciation : c'est l'énergie libérée par le changement d’état des matériaux terrestres profonds, au niveau du noyau, les mécanismes de cristallisation du noyau externe liquide en solide produisant 0,47.10¹³ W.

Évalue ce cours !

Note 3.5 / 5. Nombre de vote(s) : 103

Des quiz et exercices pour mieux assimiler sa leçon

La plateforme de soutien scolaire en ligne myMaxicours propose des quiz et exercices en accompagnement de chaque fiche de cours. Les exercices permettent de vérifier si la leçon est bien comprise ou s’il reste encore des notions à revoir.

S’abonner

Des exercices variés pour ne pas s’ennuyer

Les exercices se déclinent sous toutes leurs formes sur myMaxicours ! Selon la matière et la classe étudiées, retrouvez des dictées, des mots à relier ou encore des phrases à compléter, mais aussi des textes à trous et bien d’autres formats !

Dans les classes de primaire, l’accent est mis sur des exercices illustrés très ludiques pour motiver les plus jeunes.

S’abonner

Des quiz pour une évaluation en direct

Les quiz et exercices permettent d’avoir un retour immédiat sur la bonne compréhension du cours. Une fois toutes les réponses communiquées, le résultat s’affiche à l’écran et permet à l’élève de se situer immédiatement.

myMaxicours offre des solutions efficaces de révision grâce aux fiches de cours et aux exercices associés. L’élève se rassure pour le prochain examen en testant ses connaissances au préalable.

S’abonner

Des vidéos et des podcasts pour apprendre différemment

Certains élèves ont une mémoire visuelle quand d’autres ont plutôt une mémoire auditive. myMaxicours s’adapte à tous les enfants et adolescents pour leur proposer un apprentissage serein et efficace.

Découvrez de nombreuses vidéos et podcasts en complément des fiches de cours et des exercices pour une année scolaire au top !

S’abonner

Des podcasts pour les révisions

La plateforme de soutien scolaire en ligne myMaxicours propose des podcasts de révision pour toutes les classes à examen : troisième, première et terminale.

Les ados peuvent écouter les différents cours afin de mieux les mémoriser en préparation de leurs examens. Des fiches de cours de différentes matières sont disponibles en podcasts ainsi qu’une préparation au grand oral avec de nombreux conseils pratiques.

S’abonner

Des vidéos de cours pour comprendre en image

Des vidéos de cours illustrent les notions principales à retenir et complètent les fiches de cours. De quoi réviser sa prochaine évaluation ou son prochain examen en toute confiance !

S’abonner

Profs en ligne

Découvrez le soutien scolaire en ligne avec myMaxicours

Plongez dans l'univers de myMaxicours et découvrez une approche innovante du soutien scolaire en ligne, conçue pour captiver et éduquer les élèves de CP à la terminale. Notre plateforme se distingue par une riche sélection de contenus interactifs et ludiques, élaborés pour stimuler la concentration et la motivation à travers des parcours d'apprentissage adaptés à chaque tranche d'âge. Chez myMaxicours, nous croyons en une éducation où chaque élève trouve sa place, progresse à son rythme et développe sa confiance en soi dans un environnement bienveillant.

Profitez d'un accès direct à nos Profs en ligne pour une assistance personnalisée, ou explorez nos exercices et corrigés pour renforcer vos connaissances. Notre assistance scolaire en ligne est conçue pour vous accompagner à chaque étape de votre parcours éducatif, tandis que nos vidéos et fiches de cours offrent des explications claires et concises sur une multitude de sujets. Avec myMaxicours, avancez sereinement sur le chemin de la réussite scolaire, armé des meilleurs outils et du soutien de professionnels dédiés à votre épanouissement académique.

EXERCE-TOI EN T'ABONNANT