Soutenance mémoire
Les différentes couches de la terre
La structure interne de la Terre est constituée de plusieurs couches successives, dont les principales sont la croûte terrestre, le manteau et le noyau (voire figure1). La croûte est une couche externe solide qui représente 1,5% du volume de la Terre. On distingue deux types de croûte :
− la croûte continentale, épaisse en moyenne de 35 km (mais dont l’épaisseur peut atteindre 70 km sous les hautes chaînes de montagnes).
− la croûte océanique, très mince (5 à 8km sous les océans).
Le manteau constitue le gros du volume terrestre, 81%. Il se divise en manteau inférieur solide et manteau supérieur principalement plastique, mais dont la partie tout à fait supérieure est solide. Son épaisseur est de 2900 km. Le Noyau forme 17% du volume terrestre et a une épaisseur maximale de 3500 km. Il comprend :
− le noyau externe dont la profondeur est comprise entre 2900 km et 5150 km.
− le noyau interne (ou Graine) de profondeur comprise entre 5150 km et 6370km.
Deux discontinuités importantes séparent la croûte, le manteau et le noyau: la discontinuité de Mohorovicic (MOHO) qui marque un contraste de densité entre la croûte terrestre et le manteau, et la discontinuité de Gutenberg qui marque aussi un contraste important de densité entre le manteau et le noyau. Une troisième discontinuité sépare le noyau interne et le noyau externe, la discontinuité de Lehmann. L’intérieur de la Terre est donc constitué d’un certain nombre de couches superposées, qui se distinguent par leur état solide, liquide ou plastique, ainsi que par leur densité. Pour reconnaître ces différentes couches, les sismologues utilisent une échographie de l’intérieur de la Terre.
Phénomènes géothermiques
Il existe divers phénomènes géothermique tels que les geysers, les fumerolles, les sources thermales:
• Les geysers : là où les magmas sont proches de la croûte terrestre, l’eau bouillante jaillit à la surface sous forme de jets.
Exemple : Geysers d’Analavory ; Geysers d’Islande. Voici une photo d’un geyser en Islande.
Photo 1 : geyser d’Islande http://www.dstu.univ-montp2.fr [3]
La présence de geysers dépend de certaines conditions géologiques et climatiques, ce qui explique leur faible répartition dans le monde et leur concentration dans certaines zones.
• Les fumerolles sont des fentes à partir desquelles des gaz volcaniques, la plupart du temps vapeur d’eau, s’échappent vers l’atmosphère ; Exemple : fumerolles en Islande.
Photo 2: fumerolles: https://www.google.mg/search?q=fumerolle [4]
• Les sources thermales sont des sources où la température des eaux est très élevée. Ces sources sont liées à une activité volcanique. Elles peuvent être utilisées pour le soin du corps, à des fins thérapeutiques et dermatologiques. Exemple: source thermale d’Andranomafana à Antsirabe. (www.wikipedia.org/wiki/Geothermie)
Conception du didacticiel
Nous avons utilisé plusieurs logiciels et langages pour la création de ce didacticiel , des logiciels d’animation et de montage vidéo, des langages de description :
– Macromedia Dreamweaver 8 a été choisi pour élaborer les pages web et pour insérer les vidéos et les images conçues en FLASH.
– On s’est servi de Macromedia Flash 8 pour créer des animations et des images en 2D.
– Les images et les animations en 3D ont été réalisées avec Blender 2.5, un logiciel de D.A.O (Dessin Assisté sur Ordinateur) gratuit et libre, disponible sur internet.
– Les vidéos ont été créés avec le logiciel de montage vidéo Vegas Pro 9.0 et avec l’éditeur audio Adobe auditionCS5.5.
– Les pages web ont été conçues avec les langages de description HTML et CSS.
Le HTML5 sert à les structurer par contre le CSS3 permet de les décorer. Pour assurer le bon fonctionnement du didacticiel, il est préférable d’activer un navigateur évolué comme Firefox14.0 ou la version 9.0 d’Internet Explorer.
Objectifs du didacticiel
L’alternateur et le transformateur figurent dans le programme scolaire de 4eme et nous pensons qu’il serait utile de les approfondir en 1ere scientifiques. Nous pensons aussi qu’il serait intéressant de présenter aux élèves des notions sur la géothermie et le principe de fonctionnement d’une turbine. Ce didacticiel vise à inciter l’élève à développer son esprit d’observation, d’analyse, de synthèse, à réfléchir sur l’environnement qui l’entoure et à devenir acteur de son apprentissage.
CONCLUSION
Les technologies de l’information et des communications(TIC) sont devenues l’un des principaux éléments de base de la société moderne .La maîtrise des TIC est aujourd’hui indispensable et incontournable dans le domaine de l’enseignement /apprentissage. Les étudiants les mettent à profit pour apprendre : recherche documentaire et d’information via l’internet, consultation des sites web qui traitent leurs thèmes d’étude. Dans le domaine de la physique en particulier, l’enseignant et les étudiants peuvent accéder à des animations, à des expériences virtuelles qui se rapportent aux phénomènes physiques qu’ils étudient. Des enseignants chercheurs ne cessent de se pencher sur le développement approfondi de logiciels de simulations, de modélisations, d’animations de phénomènes physiques, logiciels au service de l’enseignement/apprentissage de cette discipline. Notre mémoire est orienté dans ce sens et nous avons choisi de créer un didacticiel sur la transformation de l’énergie thermique en énergie électrique. Le cas de la géothermie est traité. Ce logiciel enrichit la culture scientifique des élèves, leur permet d’acquérir une compréhension globale du fonctionnement interne de notre planète et de prendre conscience que la géothermie est une ressource énergétique utilisable par l’Homme. Il montre aussi un exemple concret de la contribution de la physique dans le développement de sources d’énergie au service de l’Homme. Notre principale préoccupation est que les apprenants(es) apprennent à travailler d’une manière autonome, de façon créative. L’utilisation des technologies modernes de l’information et de la communication est une bonne façon d’encourager les étudiants à une participation active dans la construction de leurs connaissances en sciences physiques. En offrant des adresses de sites à explorer sur internet, notre logiciel permet aussi à l’élève d’acquérir des informations supplémentaires concernant le thème à étudier. Dans notre travail nous n’avons exploité que la géothermie, la turbine, l’alternateur et le transformateur dans le domaine de l’électricité mais ce thème possède plusieurs applications très intéressantes dans le domaine de la thermodynamique. Citons entre autres le fonctionnement d’une pompe à chaleur qui montre le passage de l’état liquide à l’état gazeux. Cet appareil peut être modélisé en 3D avec Blender .Il convient de poursuivre ce travail dans ce sens. Cependant notre travail est loin d’être parfait, mais nous espérons qu’il contribue à l’amélioration de l’enseignement /apprentissage des sciences physiques
|
Table des matières
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : repère théorique
I.STRUCTURE DE LA TERRE
I.1. Généralités
I.1.1. Les différentes couches de la terre
I.1.2. Méthodes de reconnaissance de la structure interne de la terre
I.1.3. Origine de l’énergie terrestre
I.1.4. Conductivité thermique du sol
I.1.5. Capacité calorifique du sol
II. ENERGIE GEOTHERMIQUE
II.1. Définition
II.2. Notions générales
II.2.1. Phénomènes géothermiques
II.2.2. Les grandes formes de géothermie
II.2.3. Gradient géothermique
II.2.4. Flux thermique et transfert d’énergie
II.3 Réservoirs géothermiques
II.3.1. Le réservoir d’eau chaude
II.3.2. Le réservoir de vapeur
II.3.3. Les roches chaudes sèches
II.4. Principe de fonctionnement de la géothermie
II.5. Conversion électrique de la géothermie
II.5.1. Généralités
II.5.2. Les différentes méthodes de conversion
II.5.2.1. La géothermie naturelle à haute énergie
II.5.2.2. Système géothermique stimulé
III . EXPLOITATION DE L’ENERGIE DE LA TERRE
III.1. Forage
III.2. Pompage et extraction de l’énergie
III.3. Turbine
III.3.1. Turbine à vapeur et son principe de fonctionnement
III. 3.2. Les cycles thermodynamiques dans la turbine à vapeur
III.4. L’alternateur
III.4.1. Définition
III.4.2. Les différents constituants d’un alternateur
III.4 .3. Principe de fonctionnement d’un alternateur
III.4.4. Puissance et rendement d’un alternateur
III.5. Transformateur électrique
III.5 .1. Définition
III.5 .2. Les constituants d’un transformateur
III.5.3. Principe de fonctionnement d’un transformateur
III.5.4. Transformateur parfait
III.5.5. Transformateur réel
III.6. Utilisations de l’énergie géothermique
III.7. Avantages et inconvénients de la géothermie
DEUXIEME PARTIE : modules d’apprentissage
I. CONCEPTION DU DIDACTICIEL
II. OBJECTIFS DU DIDACTICIEL
III. STRUCTURE DU DIDACTICIEL
III.1. La phase d’introduction aux modules
III.2. Section construction du savoir
III.3. Déroulement des activités
III.4. Pages relatives à la phase d’introduction aux modules
III.5. Pages relatives aux séquences d’apprentissage
CONCLUSION
ANNEXE
ANNEXE
Télécharger le rapport complet
