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Masse volumique

Pour toute substance homogène, le rapport de la masse m correspondant à un volume V de cette substance est indépendante de la quantité choisie : c'est une caractéristique du matériau appelée masse volumique: \rho = \frac{m}{V}

Mais le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) d'une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation...) donnée (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) dépend de la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée...) et, particulièrement pour les gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme...), de la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.). La masse volumique (Pour toute substance homogène, le rapport de la masse m correspondant à un volume V de cette substance est indépendante de la quantité choisie : c'est une caractéristique du...) dépend donc des conditions de température et de pression.

Pour des conditions de température et de pression données, le coefficient (En mathématiques un coefficient est un facteur multiplicatif qui dépend d'un certain objet, comme une variable (par exemple, les coefficients d'un polynôme), un espace vectoriel,...) de proportionnalité (On dit que deux mesures sont proportionnelles quand on peut passer de l'une à l'autre en multipliant par une constante appelée coefficient de proportionnalité.) m / V est une caractéristique du matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.).

Unités de mesure

L'unité de mesure (En physique et en métrologie, les unités sont des étalons pour la mesure de grandeurs physiques qui ont besoin de définitions précises pour être utiles.) de la masse volumique est le kilogramme (Le kilogramme (symbole kg) est l’unité de masse du Système international d'unités (SI).) par mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la...) cube (En géométrie euclidienne, un cube est un prisme dont toutes les faces sont carrées. Les cubes figurent parmi les solides les plus remarquables de l'espace. C'est un...) (kg.m-3 ou kg/m3). C'est une unité dérivée (La dérivée d'une fonction est le moyen de déterminer combien cette fonction varie quand la quantité dont elle dépend, son argument, change. Plus précisément, une dérivée est une expression (numérique ou algébrique) donnant...) du système international.

La masse volumique est parfois exprimée en g/cm3, kg/dm3, t/m3.

Remarques :

  1. Dans ces unités, la valeur numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une information dite...) ne change pas car 1 g/cm3 = 1 kg/dm3 = 1 t/m3.
  2. La tonne ( La tonne représente différentes unités de mesure ; Une tonne est un grand et large tonneau ; Une tonne-pompe est un fourgon d'incendie ; En zoologie, la tonne cannelée est...) n'est pas une unité de masse du système international. Il convient d'utiliser le kilogramme et ses multiples ou sous-multiples.
  3. La masse volumique de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) est proche de 1 kg/dm3. Ce n'est pas un hasard (Dans le langage ordinaire, le mot hasard est utilisé pour exprimer un manque efficient, sinon de causes, au moins d'une reconnaissance de cause...), mais cela résulte des premières tentatives de définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.) du kilogramme : la masse d'un litre d'eau (un décimètre (Un décimètre (symbole dm) vaut 10-1 = 0,1 mètre.) cube). (Sa valeur actuelle est, à 4 °C, de 999,95 kg/m3).

Masse volumique et densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à...)

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 (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les...). Dans les deux cas, la densité est donc un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) sans dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une pièce de...) (donc sans unité).

Remarques :

  1. Le terme densité est souvent employé incorrectement à la place de l'expression masse volumique. Ceci provient de ce que, pour les solides et les liquides, la valeur numérique est la même.
  2. On utilise également l'expression "densité relative" pour désigner le rapport de deux masses volumiques de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) différents.

Tables des masses volumiques de diverses substances

Sauf indications contraires, les masses volumiques sont données pour des corps à la température de 20 °C, sous la pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression de l'air en un point quelconque d'une atmosphère.) normale.

Roches, minéraux corps usuels masse volumique
kg/m3
ardoise (L'ardoise est une roche métamorphique qui s'est formée dans de fortes conditions de pression et de température. Elle appartient à la famille des schistes dont elle se distingue par...) 2 700 - 2 800
amiante (L’amiante (nom masculin) est un terme désignant des minéraux à texture fibreuse utilisés dans l’industrie. Ce sont des silicates magnésiens ou calciques ayant des...) 2 500
argile (L'argile (nom féminin) est une roche sédimentaire, composée pour une large part de minéraux spécifiques, silicates en général d'aluminium plus ou...) 1 700
béton (Le béton est un matériau de construction composite fabriqué à partir de granulats naturels (sable, gravillons) ou artificiels (granulats légers)...) 2 300 (armé 2 400)
calcaire 2 600 - 2 700
craie 1 250
granite 2 600 - 2 700
Grès 2 600
kaolin 2 260
marbre (Le marbre est une roche métamorphique dérivée du calcaire, existant dans une grande diversité de coloris, pouvant présenter des veines, ou...) 2 650 - 2 750
quartz 2 650
pierre ponce 910
porcelaine 2 500
sable (Le sable, ou arène, est une roche sédimentaire meuble, constituée de petites particules provenant de la désagrégation d'autres...) 1 600
terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...) végétale 1 250
verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile (cassant) et transparent au rayonnement visible. Le plus souvent, le verre est constitué d’oxyde de silicium (silice SiO2) et de fondants, le...) à vitres 2 530
Métaux et alliages masse volumique
kg/m3
acier (L’acier est un alliage métallique utilisé dans les domaines de la construction métallique (voir aussi l’article sur la théorie du soudage de l’acier) et de la construction mécanique.) 7 850
acier rapide HSS 8 400 - 9 000
fonte 6 800 - 7 400
aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la masse totale.) 2 700
argent (L’argent ou argent métal est un élément chimique de symbole Ag — du latin Argentum — et de numéro atomique 47.) 10 500
bronze (Le bronze est le nom générique des alliages de cuivre et d'étain. Le terme airain désigne aussi le bronze, mais est plutôt employé en poésie et dans les textes littéraires,...) 8 400 - 9 200
carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) (diamant) 3 508
carbone (graphite) 2 250
constantan 8 910
cuivre 8 920
Duralumin 2 900
fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans...) 7 860
iridium 22 640
laiton 7 300 - 8 400
lithium (Le lithium est un élément chimique, de symbole Li et de numéro atomique 3.) 530
magnésium 1 750
mercure 13 545,88
molybdène 10 200
nickel (Le nickel est un élément chimique, de symbole Ni et de numéro atomique 28.) 8 900
or 19 300
osmium 22 610
palladium 12 000
platine 21 450
plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole viennent du latin plumbum.) 11 350
potassium 850
tantale 16 600
titane 4 500
tungstène 19 300
uranium (L'uranium est un élément chimique de symbole U et de numéro atomique 92. C'est un élément naturel assez fréquent : plus abondant que l'argent,...) 18 700
vanadium 6 100
zinc (Le zinc (prononciation /zɛ̃k/ ou /zɛ̃ɡ/) est un élément chimique, de symbole Zn et de numéro atomique 30.) 7 150
Liquides masse volumique
kg/m3
acétone (L’acétone en chimie, (aussi connue sous les noms de diméthylcétone, 2-propanone, propan-2-one et béta-cétopropane ou simplement propanone), de formule chimique CH3COCH3 est le composé le plus simple de la...) 790
acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique complémentaire, les bases.) acétique 1 049
azote (Table complète - Table étendue) à -195°C 810
brome à 0°C 3 087
eau 1 000
eau de mer (L'eau de mer est l'eau salée des mers et des océans de la Terre.) 1 030
essence 750
éthanol 789
éther 710
gasoil 850
glycérine 1 260
hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il ouvre la série des gaz nobles dans le tableau périodique...) à -269°C 150
huile (L'huile est un terme générique désignant des matières grasses qui sont à l'état liquide à température ambiante et qui ne se mélangent pas à l'eau, mais, est...) d'olives 920
hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) à -252°C 70
lait 1 030
oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) à -184°C 1 140
Bois masse volumique
kg/m3
acajou (L'acajou est un nom qui désigne un ensemble d'arbres tropicaux de la famille des Méliacées, dont la caractéristique principale est d'avoir un bois de couleur rose pâle ou rouge. Les fruits de...) 700
buis 910 - 1 320
cèdre (Le cèdre est un genre de Conifère de la famille des Pinacées, originaire du Moyen-Orient et de l'Himalaya, comprenant des espèces d'arbres majestueux, à...) 490
chêne 610 - 980
chêne (cœur) 1 170
ébène (Plusieurs espèces d'arbres de la famille des Ébénacées et appartenant au genre Diospyros portent le nom d'ébène ou sont aussi appelés ébénier. Seuls les...) 1 150
frêne 840
hêtre (Le hêtre est un arbre à feuilles caduques, originaire d'Europe, de la famille des Fagacées qui comprend en outre le chêne et le châtaignier. Il fait partie des essences nobles sélectionnées par les forestiers. En association avec le chêne, il...) 800
liège 240
peuplier (Les peupliers sont des arbres du genre Populus de la famille des Salicacées.) 390
pin (Pin désigne :) 740
platane 650
sapin (Les sapins sont des arbres conifères du genre Abies originaires des régions tempérées de l'hémisphère nord. Ils font partie de la famille des Pinaceae. Ils sont reconnaissables au mode de...) 450
teck (Le teck est un arbre tropical qui produit un bois précieux et imputrescible recommandé pour la fabrication des ponts de bateaux, de meubles de jardin. Originaire d'Inde, de...) 860
Gaz à 0°C formule masse volumique
kg/m3
acétylène C2H2 1,170
air - 1,293
air à 20°C - 1,204
ammoniac (L’ammoniac est un composé chimique, de formule NH3 (groupe générique des nitrures d'hydrogène). C'est une molécule pyramidale à base trigonale : l'atome d'azote (N) est au...) NH3 0,77
argon Ar 1,7832
diazote N2 1,250 51
isobutane C4H10 2,670
butane (normal) C4H10 2,700
dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone (appelé parfois, de façon impropre « gaz carbonique ») est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et dont la formule...) CO2 1,976 9
vapeur () d'eau à 100°C H2O 0,5977
hélium He 0,178 5
dihydrogène H2 0,0899
krypton Kr 3,74
néon Ne 0,90
monoxyde de carbone (Le monoxyde de carbone est un des oxydes du carbone. Sa formule brute s'écrit CO et sa formule semi-développée C=O ou –C≡O+, la molécule est composée d'un atome de carbone et d'un...) CO 1,250
ozone O3 2,14
propane C3H8 2,01
radon Rn 9,73
Matières plastiques masse volumique
kg/m3
Polypropylène 850 - 920
Polypropylène basse densité 890 - 930
Polypropylène haute densité 940 - 980
ABS (ABS est un sigle qui désigne :) 1 040 - 1060
Polystyrène 1 040 - 1 060
Nylon 6,6 1 120 - 1 160
Polyacrylate de méthyle 1 160 - 1 200
PVC + plastifiant 1 190 - 1 350
Polyéthylène/téréphtalate 1 380 - 1 410
PVC 1 380 - 1 410
Bakélite 1 350 - 1 400
Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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