Cours de Physique et de Chimie

Densité, masse volumique.

lundi 22 juin 2015 par Corentin GARRAULT

 Densité

La densité ou densité d’un corps ou densité relative d’un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d’un corps pris comme référence.
Pour les liquides et les solides, le corps de référence est l’eau pure à 4 °C.
Dans le cas de gaz ou de vapeur, le corps de référence gazeux est l’air, à la même température et sous la même pression.
La densité est une grandeur sans dimension et sa valeur s’exprime sans unité de mesure.

Expression de la densité

La densité, notée d, s’exprime de la sorte :

d= \frac{\rho_{\rm corps}}{\rho_{\rm ref}}

\rho_{\rm corps} est la masse volumique du corps considéré, et \rho_{\rm ref} est la masse volumique du corps de référence.
S’agissant d’un rapport entre deux mesures de même unité, la densité s’exprime par un ratio et donc n’a pas d’unité.
Source : Wikipédia

 La masse volumique

La masse volumique, aussi appelée densité volumique de masse, est une grandeur physique qui caractérise la masse d’un matériau par unité de volume.
Elle est généralement notée par les lettres grecques ρ (rhô) ou µ (mu). On utilise ces deux notations en fonction des habitudes du domaine de travail. Toutefois, le Bureau international des poids et mesures (BIPM) recommande d’utiliser la notation ρ.

Expression de la masse volumique

Elle est déterminée par le rapport
\rho = \frac{m}{\mathrm{V}},
où m est la masse de la substance homogène occupant un volume V.

Unités de mesure

L’unité de mesure de la masse volumique dans le système international est le kilogramme par mètre cube ( kg⋅m-3 ou kg/m3). Dans le système CGS, elle s’exprime en g⋅cm-3, ce qui a l’avantage de donner des valeurs numériques de l’ordre de l’unité pour les solides dans les conditions normales de température et de pression (CNTP).
On utilise couramment le g⋅cm-3, le kg⋅L-1 ou la t⋅m-3 (ces trois dernières unités étant numériquement équivalentes)… ou toute autre unité exprimée par le rapport d’une unité de masse et d’une unité de volume.

Remarques

La valeur numérique est la même dans plusieurs unités car 1 g⋅cm-3 = 1 kg⋅dm-3 = 1 kg⋅L-1 = 1 t⋅m-3
La masse volumique de l’eau est très proche de 1 kg⋅L-1. Ce n’est pas un hasard, car cela résulte des premières tentatives de définition du kilogramme comme la masse d’un litre d’eau à 4 °C (température pour laquelle la masse volumique de l’eau est maximale) ; la valeur exacte de la masse volumique de l’eau à 4 °C est de 0,999 973 kg⋅L-1.

 Masse volumique et densité

La densité d’un matériau est, pour les solides et les liquides, le rapport de la masse volumique de ce matériau à celle de l’eau.
Pour les gaz, la densité est calculée en rapport avec la masse volumique de l’air.
Dans les deux cas, la densité est forcément un nombre sans dimension.
La masse volumique de l’eau valant, à 3,98 °C, 1 g/cm³, la densité d’un liquide ou d’un solide s’exprime par la même valeur numérique que sa masse volumique en g/cm³ ou en kg/ℓ : par exemple, il est équivalent de dire que la densité de l’éthanol est de 0,79 ou que sa masse volumique est de 0,79 g/cm³.
Ceci donne lieu à des confusions fréquentes entre les concepts de masse volumique et de densité.
À noter également comme source d’erreur supplémentaire, la traduction anglaise de masse volumique qui est density. (En anglais, densité se dit relative density.)
Source : Wikipédia


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