3-La Terre, machine thermique

Dossier 2 - Deux modes de transferts de chaleur, la convection et la conduction

Ce dossier rappelle des notions vues en enseignement scientifique.

Source : NC

Document 1 - Conduction

• conduction (la) : transfert de chaleur sans déplacement de matière, par diffusion de proche en proche de l'agitation thermique

On dépose sur trois barres de compositions différentes (verre, acier, roche) des gouttes de cire à intervalles réguliers puis on chauffe les barres à une extrémité. On mesure ensuite la vitesse à laquelle les gouttes de cire fondent sur chacune des barres. Source : NC

Document 2 - Convection

• convection (la) : transfert de chaleur par déplacement de matière "chaude" au sein d'une matière "froide"

La "lampe à lave"

Accessoire décoratif suranné, la "lampe à lave" est constituée d'une bouteille contenant deux liquides non miscibles de densités différentes (comme de l'huile et de l'eau), et d'une source de chaleur (ampoule) située dans le socle. NB : la "lampe à lave" ne contient bien sûr pas de lave… volcanique !

Les boucles de convection

Que se passe-t-il quand on chauffe casserole pleine d'eau ? Source : http://hmf.enseeiht.fr/travaux/projnum/sites/default/ files/users/abocquet/Convection.gif

Modélisation de la convection mantellique

Matériel

• huile colorée
• huile incolore
• 1 bécher de 100 mL
• 1 bécher de 50 mL
• 1 support + 1 grille métallique
• 1 bougie chauffe plat
• 1 lame

Protocole

1. Verser environ 50 mL d'huile incolore dans le grand bécher.
2. Compléter avec 20 mL d'huile colorée en la faisant glisser très lentement le long d'une lame sur la paroi. NB : on doit avoir deux phases nettement séparées. Attendre jusqu'à obtenir une séparation nette des phases avant de poursuivre.
3. Placer le bécher sur le support et la bougie au-dessous. Allumer la bougie.

1. Si le support est un bec Hoffman, NE PAS LE BRANCHER !

Document 3 - Comparaison des deux types de transfert de chaleur

Le dispositif permet de mesurer la température à deux profondeurs différentes dans un liquide chauffé en son milieu. Source : Jeulin exemple de résultats expérimentaux (ods)