Masse volumique

Masse volumique

Masse volumique

I. Masse et volume

La masse $m$ s’exprime en kg et mesure la quantité de matière qu’il y a dans un objet. Plus un objet est massique et plus il y a de matière à l’intérieur. Le volume qui se note $V$ et qui s’exprime en m³ ou en L, mesure l’espace pris par un objet.

II. Formule de la masse volumique

Pour introduire ce qu’est la masse volumique et bien comprendre ce qu’elle représente, on fait l’expérience suivante :

On prend 1 m³ d’or et 1 m³ d’aluminium, on a donc le même volume d’or que celui d’aluminium. On veut mesurer leur masse respective. On constate que la masse d’1 m³ d’or est de 19 300 kg et la masse d’1 m³ d’aluminium est de 27 00 kg.

Même si on a le même volume, on n’a pas forcément la même masse. La masse volumique exprime cela, en voici la formule : $m = \rho \times V.$

$\rho$ est une espèce de p recourbé qui représente la masse volumique. La masse s’exprime en kg dans son unité officielle, le volume V s’exprime en m³ et la masse volumique $\rho$ s’exprime en kg/m³ ou en kg/L si le volume est en L.

III. Mesure de la masse volumique

Pour mesurer la masse volumique d’un liquide, il faut avoir la masse et le volume. On prend une éprouvette graduée que l’on place sur une balance, on appuie sur « tare » et ensuite on verse un certain volume de liquide puis on relève la masse indiquée. Le volume est indiqué sur l’éprouvette graduée et la masse sur la balance. Pour déterminer la masse volumique, on a la relation :

$\rho = \dfrac{m}{V}$, puisque $m = \rho \times V.$

Exemple pour un liquide

On a une masse de 0,1 kg et un volume de 0,1 L. On a alors : $\rho = \dfrac{0,1}{0,1}= 1 \ kg/L$. C’est le cas de l’eau par exemple.

Exemple pour un solide

Si le solide a une forme géométrique simple, dont on peut calculer facilement le volume, comme un cylindre par exemple, alors il suffit de mesurer la hauteur et le rayon du cylindre.On calcule à partir de cela le volume et on le pose sur une balance pour avoir la masse. Pour déterminer la masse volumique, on fait le même calcul que précédemment.

Si maintenant on a un solide de forme indéfinie : pour la masse, on va toujours utiliser une balance. Pour le volume, on peut utiliser la méthode suivante : on met une certaine quantité de liquide, un volume $V_1,$ on immerge entièrement l’objet ici et on mesure le volume $V_2.$ Pour avoir le volume de l’objet, il suffit de faire $V = V_2-V_1.$ Cette technique est possible uniquement si l’objet coule et ne flotte pas dans l’eau.