Fiche de révision
SVTEEHB

L’origine de l’énergie interne du globe et sa dissipation

Radioactivité, chaleur des origines, gradient géothermique, convection : d’où vient la chaleur de la Terre et comment elle s’échappe.

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Fiche de révision de SVTEEHB : « L’origine de l’énergie interne du globe et sa dissipation », proposée par ndolomath.com

L’origine de l’énergie interne du globe et sa dissipation

Module III : Éducation à l’environnement et au développement durableSéquence 9 : La structure et l’énergie interne de la TerreSéance 32 : Origine de l’énergie interne du globe terrestre et sa dissipation
💡 Idée principale : la Terre est une machine thermique : elle produit de la chaleur surtout par la désintégration des éléments radioactifs (uranium, thorium, potassium 40) contenus dans les roches, et conserve une partie de la chaleur initiale de sa formation. Cette énergie s’évacue vers la surface par conduction et par convection dans le manteau : c’est le flux géothermique. Elle se manifeste par le gradient géothermique, le volcanisme, les séismes, les sources chaudes et le mouvement des plaques.
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Étapes résumées
  1. Gradient géothermique : la température augmente d’environ 3 °C tous les 100 m dans la croûte.
  2. Sources de chaleur : radioactivité des roches (principale) et chaleur initiale (accrétion, formation du noyau).
  3. Dissipation : conduction dans la lithosphère, convection lente dans le manteau.
  4. Manifestations : volcans (mont Cameroun), séismes, sources thermales, geysers, mouvements des plaques.
  5. Utilisation : géothermie pour produire électricité et chaleur ; prévention des risques volcaniques.

Situation problème

Paul, ingénieur, travaille dans un puits de pétrole au large de Kribi. Il remarque qu’à 3 000 m de profondeur, la roche remontée est à plus de 110 °C alors qu’en surface il fait 28 °C. Son frère, à Buea, se souvient des coulées de lave du mont Cameroun en 2000, et son grand-père lui a raconté la catastrophe du lac Nyos en 1986, quand un gaz d’origine volcanique a tué plus de 1 700 personnes.

Consignes :

  1. Relève les manifestations de l’activité interne de la Terre citées.
  2. D’où vient la chaleur qui réchauffe les roches profondes ?
  3. Comment cette chaleur parvient-elle jusqu’à la surface ?
le problème
la température
la géologie
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Compétence visée

Utiliser les données sur l’énergie interne du globe pour comprendre et prévenir les risques volcaniques et sismiques.

Objectifs de la leçon

  • Mettre en évidence l’augmentation de la température avec la profondeur.
  • Identifier l’origine de l’énergie interne du globe.
  • Expliquer les modes de dissipation de cette énergie et ses manifestations.

La chaleur interne de la Terre

Activité 1 : la température dans un forage

On mesure la température des roches à différentes profondeurs dans un forage pétrolier du bassin de Douala.

Document 1 : évolution de la température en fonction de la profondeur.

  1. Comment varie la température avec la profondeur ?
  2. Calcule l’augmentation moyenne de température par 100 m.
Ce qu’il faut comprendre : la température augmente régulièrement avec la profondeur : de 25 °C en surface à 115 °C à 3 000 m, soit 90 °C pour 3 000 m, c’est-à-dire 3 °C par 100 m. C’est le gradient géothermique. Il prouve que la chaleur vient de l’intérieur de la Terre et non du Soleil. Il est plus élevé près des volcans.
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1. Le flux géothermique

quantité de chaleur qui sort de la Terre par unité de surface et de temps. Il vaut en moyenne 0,09 W/m² : très faible devant l’énergie solaire reçue (≈ 340 W/m²), mais permanent et réparti sur toute la planète.

Exemple : il est plus fort au niveau des dorsales océaniques et des zones volcaniques comme la ligne du Cameroun.

L’origine de l’énergie interne

D’où vient la chaleur de la Terre ?

La radioactivité

Uranium, thorium et potassium 40 se désintègrent en libérant de la chaleur : c’est la source principale, surtout dans la croûte et le manteau.

La chaleur initiale

Chocs des météorites lors de la formation de la Terre (accrétion) ; chute du fer vers le centre (formation du noyau).

La cristallisation de la graine

Le fer liquide qui se solidifie à la surface de la graine libère de la chaleur.

Et le Soleil ?

Il ne chauffe que les premiers mètres du sol : il n’explique pas la chaleur profonde.
la lumière
la chaleur
les enveloppes
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Une Terre qui se refroidit lentement

  • Les éléments radioactifs s’épuisent très lentement (milliards d’années) : la Terre produit de moins en moins de chaleur.
  • Depuis sa formation il y a 4,6 milliards d’années, elle se refroidit lentement : la graine grossit.

La dissipation de l’énergie interne

2. Conduction et convection

Document 2 : les modes de transfert de la chaleur interne.

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Deux modes de transfert de chaleur

Conduction

La chaleur passe de proche en proche sans déplacement de matière : mode lent, dominant dans la lithosphère rigide.
≠

Convection

Les roches chaudes, moins denses, montent lentement (quelques cm/an), les roches froides descendent : mode efficace dans le manteau.

3. Les manifestations de l’énergie interne

ManifestationExemple au Cameroun ou ailleurs
Volcanismemont Cameroun (éruptions de 1999 et 2000), lacs de cratère (Nyos, Monoun)
Dégazage volcaniquecatastrophe du lac Nyos (1986) : libération brutale de CO₂
Séismessecousses ressenties autour du mont Cameroun
Sources chaudes, geyserseaux thermales des zones volcaniques
Mouvements des plaquesouverture des océans, formation des chaînes de montagnes
le volcan
les roches
la roche
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Utiliser et se protéger

  • La géothermie exploite la chaleur interne pour produire de l’électricité (Kenya, Islande) : une énergie renouvelable.
  • Surveiller les volcans (sismographes, mesures de gaz), établir des cartes des risques et des plans d’évacuation.
  • Le dégazage contrôlé du lac Nyos par des tuyaux réduit le risque d’une nouvelle catastrophe.

Trace écrite : ce que je retiens

À retenir
  • La température augmente avec la profondeur : le gradient géothermique moyen est d’environ 3 °C par 100 m.
  • L’énergie interne provient surtout de la radioactivité des roches (U, Th, ⁴⁰K) et de la chaleur initiale de la Terre.
  • Elle se dissipe par conduction (lithosphère) et par convection (manteau) : c’est le flux géothermique.
  • Elle se manifeste par le volcanisme, les séismes, les sources chaudes et le mouvement des plaques.
  • On peut l’exploiter (géothermie) et il faut se protéger des risques qu’elle engendre.
je retiens
l’alerte
le sismographe
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Vocabulaire à connaître

Gradient géothermiqueaugmentation de la température avec la profondeur.Flux géothermiquechaleur interne évacuée par m² de surface terrestre.Radioactivitédésintégration spontanée de certains noyaux atomiques qui libère de l’énergie.Convectiontransfert de chaleur par déplacement de matière.Géothermieexploitation de la chaleur interne de la Terre.

Je m’évalue

1. Quelle est la valeur moyenne du gradient géothermique ?
2. Quelle est la principale source de chaleur interne ?
3. Dans quelle enveloppe la chaleur se transfère-t-elle par convection ?
4. Cite deux manifestations de l’énergie interne.

Réponses : ≈ 3 °C par 100 m · la désintégration des éléments radioactifs · le manteau · volcanisme, séismes, sources chaudes. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.

je réfléchis
la radioactivité
le globe terrestre
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Erreurs fréquentes

  • Croire que la chaleur interne vient du Soleil.
  • Penser que le manteau est un océan de magma : il est solide et ne se déplace que de quelques cm par an.
  • Confondre gradient (variation de température avec la profondeur) et flux (chaleur évacuée).

Méthode

Pour calculer un gradient, fais la différence de température entre deux profondeurs, divise par la différence de profondeur, puis exprime le résultat en °C par 100 m (ou par km).

Activité d’intégration

Une entreprise étudie la possibilité de produire de l’électricité géothermique près du mont Cameroun. Un forage montre 60 °C à 500 m et 160 °C à 1 500 m. Des habitants s’inquiètent des risques liés au volcan.

  1. Calcule le gradient géothermique de ce site et compare-le à la valeur moyenne.
  2. Explique l’origine de cette chaleur et pourquoi elle est plus forte ici.
  3. Donne deux avantages de la géothermie et deux mesures de protection des populations.

La correction détaillée de cette activité et d’autres sujets type est dans les cours et exercices corrigés.

le sismogramme
le suivi
l’eau potable
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