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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...) donnée dépend de la température 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 propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper...), 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...) 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...) de proportionnalité m / V est une caractéristique du matériau.

Unités de mesure

L'unité de mesure de la masse volumique est le kilogramme (Le kilogramme (symbole kg) est l’unité de masse du Système international d'unités (SI).) par mètre 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 des...) (kg.m-3 ou kg/m3). C'est une unité dérivée du système international.

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

Remarques :

  1. Dans ces unités, la valeur numérique 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,...) 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 à effet d'un événement.), mais cela résulte des premières tentatives de définition du kilogramme : la masse d'un litre (Le litre (du grec λίτρα lítra, ancienne mesure de capacité – une livre de douze onces – égale au...) d'eau (un décimètre cube). (Sa valeur actuelle est, à 4 °C, de 999,95 kg/m3).

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 (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...). 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...) (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 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 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 la qualité de son...) 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...) 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 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,...) 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 roches dont la dimension est comprise entre...) 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...) 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...) 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...) 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...) 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 (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre pur est plutôt mou, malléable, et...) 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...) 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 (Le platine est un élément chimique de symbole Pt et de numéro atomique 78.) 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...) 11 350
potassium (Le potassium est un élément chimique, de symbole K (latin : kalium, de l’arabe : القَلْيَه al-qalyah) et...) 850
tantale 16 600
titane (Le titane est un élément chimique métallique de symbole Ti et de numéro atomique 22.) 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, autant que le molybdène ou l'arsenic, quatre fois moins...) 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 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 (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote...) 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 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 cependant plus légère que l'eau.) d'olives 920
hydrogène à -252°C 70
lait 1 030
oxygène 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...) 700
buis 910 - 1 320
cèdre 490
chêne 610 - 980
chêne (cœur) 1 170
ébène 1 150
frêne 840
hêtre 800
liège 240
peuplier (Les peupliers sont des arbres du genre Populus de la famille des Salicacées.) 390
pin (Pin désigne :) 740
platane (Platanus est un genre d'arbres, les platanes, de la famille des Platanaceae qui comprend une dizaine d'espèces. La plus répandue est un hybride, le platane commun largement utilisé comme arbre d'alignement pour orner...) 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 fixation des aiguilles sur...) 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...) 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...) 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 atome d'oxygène....) CO 1,250
ozone (L’ozone (ou trioxygène) est un composé chimique comportant 3 atomes d’oxygène (O3). Sa structure est une résonance entre trois...) O3 2,14
propane C3H8 2,01
radon (Le radon est un élément chimique du tableau périodique de symbole Rn et de numéro atomique 86. C'est un gaz rare, radioactif, d'origine naturelle, qui est principalement...) 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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