Energie géothermique, mystère?

[fred3000gt]

Merci encore pour toutes les explications, j’ai bien lu la différence entre chaleur et T…. Mais intuitivement, ca rentre pas (je comprends vite mais faut m’expliquer longtemps….).

Bon, je m’écarte un poil des solides et reviens aux gaz parfaits un instant:

si j’ai une enceinte adiabatique contenant un gaz parfait, que je divise son volume par 2, la température augmente (pas d’un facteur 2 puisque la pression augmente ausssi). Maintenant, si je fait passer un tuyau dans cette enceinte, le fluide qu’il contient aura sa température augmentée, correct? (Transfert de T= chaleur)

Bon, si je comprime un solide, intuitivement, il va chauffer non? Même setup avec mon tuyau….

J’ai faux où?
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[obi76]

si j’ai une enceinte adiabatique contenant un gaz parfait, que je divise son volume par 2, la température augmente
[...]
Bon, si je comprime un solide, intuitivement, il va chauffer non?

Que dans le cas de l'enceinte adiabatique vous divisez le volume par 2, pour le solide vous y arriverez difficilement...

Et son échauffement dépend justement de la variation du volume.

[Bounoume]

Quand tu as comprimé ton gaz, tu lui as fourni un travail ; l' énergie totale du système 'gaz' a été augmentée, et est constituée finalement d' un supplément d' énergie mécanique (détente possible dans un moteur pneumatique) et de chaleur.....
la chaleur est effectivement récupérable par ton tuyau (et alors tu récupères une partie de l' énergie initialement injectée dans le système)

Par contre si le solide est parfaitement incompressible..... tu ne peux lui fournir aucun travail en augmentant la pression à laquelle il est soumis.
Pourquoi?

parce que le travail fourni, travail exprimé en watts, il est égal à l' intégrale du produit (P * dv) entre le volume initial et le volume final....
change pas de volume le v... la differentielle dv est toujours exactement zéro.....alors pas de travail.....

Alors que quand tu comprimes un gaz parfait, le volume varie....

note: par contre, quand tu déformes, tu tords, tu écrabouilles un solide, il y a des déplacements entre les moreaux, déplacements imposés par les forces que tu lui appliques: ici les forces par toi exercées, multipliées par les déplacements des points d' application..... elles exercent un travail, qui est fourni au système solide.
Ce travail, fourni au solide, sera majoritairement transformé en chaleur.... bien sûr au bénéfice du dit solide....

Une grosse météorite qui s' écrabouille sur Terre, quand elle s" écrabouille, elle se déforme, sous contrainte, et donc alors, ça augmente sa chaleur..... ça augmente tellement que ça peut faire fondre des roches. Mais rien à voir avec une compression simple... qui serait une réduction harmonieuse et proportionnelle d' une de ses dimensions....

[Bounoume]

parce que le travail fourni, travail exprimé en watts, il est égal à l' intégrale du produit (P * dv) entre le volume initial et le volume final....

Erratum .....
oh horreur !
j' ai écrit une ânerie........
un travail, ( ou une 'énergie'......) ça s' exprime en JOULES.....
C' est la puissance (quotient du travail total divisé par le temps mis pour le fournir) qui est en watts...... par exemple 1 joule par seconde.....qui vaut 1 Watt ( 1 W....).....

Mais pour EDF, il y a l' unité non agréée MKSA: le watt.heure (et son multiple le kilowatt.heure, ce que le fournisseur facture au client....)
ce watt.heure, c' est la fourniture de la puissance de 1 W (donc de 1 joule par seconde)...... pendant 1 heure...... donc 3600 joules en tout.....
ce Watt-heure, il redevient, lui, une unité de 'travail' au sens physique du terme.....

[Tawahi-Kiwi]

Bon, si je comprime un solide, intuitivement, il va chauffer non? Même setup avec mon tuyau….

A des echelles de pression geologiques (qui reste donc dans le sujet de la discussion ), lorsque je faisais de la petrologie experimentale a haute pression, la compression d'une roche pulverisee et compactee passant de 1 bar a 35000-40000 bar en 10-15minutes elevait la temperature d'environ ~300ºC (sans chauffage externe, ce qui n'est pas le cas normalement).

Le systeme de refroidissement (eau courante) de la presse qui atteint ces pressions est deja actif mais a sans doute relativement peu d'effet sur cette courte duree. Neanmoins, si on le laisse tourner, l'eau qui va en sortir va etre chaude pendant un moment, jusqu'a refroidissement de tout l'assemblage a 25ºC....et la pression est toujours de 35000 bars. (le setup n'est pas fondamentalement different de ce que tu decris, ce sont des 'tubes' d'eau qui circulent dans la presse).

La source de chaleur est sans doute a chercher dans la compressibilite du materiau solide, la friction, peut etre des changements de phase (meme si je suppose qu'il aurait plutot tendance a l'effet inverse).

T-K

[obi76]

A noter que cette élévation de température ne marche qu'une fois. Une fois le matériau compressé (du peu que c'est possible), ça ne marchera plus.

Par contre la friction, ça oui (mais ça n'a pas de lien avec la compression elle-même).

[fred3000gt]

Quand tu as comprimé ton gaz, tu lui as fourni un travail ; l' énergie totale du système 'gaz' a été augmentée, et est constituée finalement d' un supplément d' énergie mécanique (détente possible dans un moteur pneumatique) et de chaleur.....
la chaleur est effectivement récupérable par ton tuyau (et alors tu récupères une partie de l' énergie initialement injectée dans le système)

Par contre si le solide est parfaitement incompressible..... tu ne peux lui fournir aucun travail en augmentant la pression à laquelle il est soumis.
Pourquoi?

parce que le travail fourni, travail exprimé en watts, il est égal à l' intégrale du produit (P * dv) entre le volume initial et le volume final....
change pas de volume le v... la differentielle dv est toujours exactement zéro.....alors pas de travail.....

Alors que quand tu comprimes un gaz parfait, le volume varie....

note: par contre, quand tu déformes, tu tords, tu écrabouilles un solide, il y a des déplacements entre les moreaux, déplacements imposés par les forces que tu lui appliques: ici les forces par toi exercées, multipliées par les déplacements des points d' application..... elles exercent un travail, qui est fourni au système solide.
Ce travail, fourni au solide, sera majoritairement transformé en chaleur.... bien sûr au bénéfice du dit solide....

Une grosse météorite qui s' écrabouille sur Terre, quand elle s" écrabouille, elle se déforme, sous contrainte, et donc alors, ça augmente sa chaleur..... ça augmente tellement que ça peut faire fondre des roches. Mais rien à voir avec une compression simple... qui serait une réduction harmonieuse et proportionnelle d' une de ses dimensions....

En es-tu bien sûr? J'ai trouvé ceci qui donne le "le module d'elasticité à la compression isostatique" (donc bien conforme à ta définition de réduction isotrope du volume).

Et il donne les valeurs suivantes:

Matériau K (GPa)
acier 160
eau 2,2
air 0,00016

Donc à priori, il me semble que les solides sont bien compressibles... mais genre 1 million de fois moins que les gaz. (faut dire que sinon, la vitesse du son dans les solides serait infinie...)

A des echelles de pression geologiques (qui reste donc dans le sujet de la discussion ), lorsque je faisais de la petrologie experimentale a haute pression, la compression d'une roche pulverisee et compactee passant de 1 bar a 35000-40000 bar en 10-15minutes elevait la temperature d'environ ~300ºC (sans chauffage externe, ce qui n'est pas le cas normalement).

Le systeme de refroidissement (eau courante) de la presse qui atteint ces pressions est deja actif mais a sans doute relativement peu d'effet sur cette courte duree. Neanmoins, si on le laisse tourner, l'eau qui va en sortir va etre chaude pendant un moment, jusqu'a refroidissement de tout l'assemblage a 25ºC....et la pression est toujours de 35000 bars. (le setup n'est pas fondamentalement different de ce que tu decris, ce sont des 'tubes' d'eau qui circulent dans la presse).

La source de chaleur est sans doute a chercher dans la compressibilite du materiau solide, la friction, peut etre des changements de phase (meme si je suppose qu'il aurait plutot tendance a l'effet inverse).

T-K

Très intéressant! Ca confirme bien ce que j'imaginais.... mais alors cela voudrais dire que à une certaine période de sa formation, la terre a du chauffer par compression, puis cette chaleur s'est échappée et il reste essentiellement la radioactivité pour expliquer sa chaleur aujourd'hui...?

A noter que cette élévation de température ne marche qu'une fois. Une fois le matériau compressé (du peu que c'est possible), ça ne marchera plus.

Par contre la friction, ça oui (mais ça n'a pas de lien avec la compression elle-même).

Oui, pas très intuitif, mais logique...

[obi76]

Les solides (et les liquides) sont compressibles, mais comme vous dites il faut une pression énorme pour une variation du volume minime. Or c'est bien le produit pression x variation de volume qui intervient (d'où ce que disait Tawahi-Kiwi : avec plusieurs milliers de bar on arrive à échauffer un peu un solide).

Mais ça, ça ne marche que lorsque le volume varie. En l’occurrence au centre de la Terre le volume, ça fait longtemps qu'il ne varie plus (et donc que la chaleur générée par la pression est nulle).

Très intéressant! Ca confirme bien ce que j'imaginais.... mais alors cela voudrais dire que à une certaine période de sa formation, la terre a du chauffer par compression, puis cette chaleur s'est échappée et il reste essentiellement la radioactivité pour expliquer sa chaleur aujourd'hui...?

Pas forcément complètement échappée, mais c'est ça.

[Tawahi-Kiwi]

Une fois le matériau compressé (du peu que c'est possible), ça ne marchera plus.

A mon avis, l'essentiel de cette augmentation de la temperature provient de la friction et de la compressibilite texturale.
La structure cristalline de l'olivine par exemple, a une reductiondde volume d'un peu plus de 15% sur l'intervalle donne; c'est reversible (sans prendre en compte les transitions de phase) mais il est fort probable que ce soit un composant mineur de la production de chaleur.

Très intéressant! Ca confirme bien ce que j'imaginais.... mais alors cela voudrais dire que à une certaine période de sa formation, la terre a du chauffer par compression, puis cette chaleur s'est échappée et il reste essentiellement la radioactivité pour expliquer sa chaleur aujourd'hui...?

Durant la phase d'accretion. C'est la chaleur primoridiale que j'ai mentionne au post #2.

Des milliards de planetisimaux qui se tapent les uns sur les autres creent de la chaleur par impact. C'est une variation de pression si tu veux, mais c'est aussi beaucoup d'autres choses.
Leur accumulation (et l'augmentation en temperature) permet a la Terre de s'organiser dans sa structure globale (le fer metallique migrant au centre alors que la Terre etait liquide). La formation du noyau libere une chaleur considerable. Une petite partie peut etre vue comme une mise sous pression des materiau impactes, mais il est possible que ce soit negligeable vis-a-vis des autres processus. En terme de reduction de volume, le fer au coeur de la planete n'est meme pas 2x plus dense que le fer en surface.

Toute cette chaleur (+ la radioactivite initiale produite des isotopes a courtes duree de vie) est soit liberee et perdue a la surface assez rapidement; soit preservee comme chaleur residuelle doucement perdue par conduction dans la lithosphere. Il y a aussi une accumulation dans certaines couches terrestres, notamment le noyau externe qui en se solidifiant relache une partie de la chaleur qui lui a permit d'etre liquide lors de sa formation.

Au cours des 4,5 milliards d'annees, la radioactiivite doit etre prise en compte; au tout debut, l'aluminium et le fer mais tres rapidement c'est l'uranium, le thorium et le potassium qui ont maintenu cette temperature relativement elevee. A l'exception de quelques changements de phases "mineurs" et la transition solide-liquide du noyau externe; ce que tu sembles nommer 'chauffage par compression' est souvent inclus dans 'chaleur d'accretion'

T-K