La masse volumique
La masse volumique, dont le symbole est ρ (rhô), est une propriété caractéristique qui représente la quantité de matière
La masse volumique
La masse et le volume ne sont pas des propriétés caractéristiques. Toutefois, le rapport entre la masse et le volume d'une substance, soit la masse volumique, est spécifique à chaque substance et permet de l'identifier.
La formule utilisée pour calculer la masse volumique est la suivante :
ρ=mV
où
ρ représente la masse volumique (g/mL ou g/cm3)
m représente la masse (g)
V représente le volume (mL ou cm3)
Le choix des unités pour exprimer la masse volumique dépend de l’état de la solution à analyser. Si la substance est à l’état liquide, la masse volumique est calculée en grammes par millilitre (g/mL) alors que si la substance est à l’état solide, la masse volumique est calculée en grammes par centimètre cube (g/cm3). Si la substance est à l’état gazeux, la masse volumique est calculée en grammes par millilitre (g/mL) ou en grammes par centimètre cube (g/cm3).
Certaines techniques de laboratoire sont nécessaires au calcul de la masse volumique. Pour en savoir plus sur ces techniques, consulte ces fiches :
Attention!
Il ne faut pas confondre la masse volumique avec la notion de densité. Cette dernière est un rapport entre la masse volumique d’une substance et la masse volumique de référence, soit l’eau (pour les liquides et les solides) et l’air (pour les gaz). La densité ne s’exprime pas en unités puisqu’il s’agit d’un rapport.
La masse volumique varie selon la température et la pression auxquelles une mesure est effectuée. On doit donc déterminer la masse volumique d'une substance à une certaine température et à une certaine pression si on veut pouvoir identifier cette substance.
La masse volumique des liquides
On calcule la masse volumique d’un liquide en divisant la mesure de sa masse (g) par celle de son volume (mL).
On mesure la masse d’un liquide inconnu à l’aide d’une balance et on obtient une masse de 25,2 g. Ensuite, on mesure le volume du liquide à l’aide d’un cylindre gradué et on obtient un volume de 18 mL. Quelle est la masse volumique de ce liquide?
Voir la solution
Voici un tableau qui présente la masse volumique de quelques liquides.
| Liquide (à 20 oC) | Masse volumique (g/mL) |
|---|---|
| Essence | 0,750 |
| Térébenthine | 0,865 |
| Huile d’olive | 0,920 |
| Eau douce | 1,00 |
| Eau de mer | 1,03 |
| Glycérine | 1,26 |
| Sirop de maïs | 1,38 |
| Mercure | 13,6 |
Pour avoir accès à la masse volumique d’autres liquides, consulte le Vadémécum - masse volumique.
La masse volumique des solides
On calcule la masse volumique d’un solide en divisant la mesure de sa masse (g) par celle de son volume (cm3).
Quelle est la masse d’un lingot d’or qui a un volume de 500 cm3?
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Voici un tableau qui présente la masse volumique de quelques solides.
| Solide | Masse volumique (g/cm3) |
|---|---|
| Balsa | 0,120 |
| Liège | 0,240 |
| Glace | 0,927 |
| Polychlorure de vynyle (PVC) | 1,17 |
| Aluminium | 2,7 |
| Argent | 10,5 |
| Plomb | 11,3 |
| Or | 19,3 |
Pour avoir accès à la masse volumique d’autres solides, consulte le Vadémécum - masse volumique.
La masse volumique des gaz
Tout comme pour les liquides et les solides, il est possible de calculer la masse volumique d’un gaz en divisant la mesure de sa masse (g) par celle de son volume (cm3) ou (mL).
Lors d’un laboratoire, on recueille de l’hydrogène (H2) dans une éprouvette. Le volume indiqué par l’éprouvette est 12 mL.
En sachant que 1 mL = 1 cm3, quelle est la masse du gaz présent dans l’éprouvette?
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Voici un tableau qui présente la masse volumique de quelques gaz.
| Gaz (à 0 oC et 101,3 kPa) | Masse volumique (g/cm3) |
|---|---|
| Hydrogène (H2) | 8,99 × 10-5 |
| Hélium (He) | 1,79 × 10-4 |
| Azote (N2) | 1,25 × 10-3 |
| Air | 1,29 × 10-3 |
| Oxygène (O2) | 1,43 × 10-3 |
| Dioxyde de carbone (CO2) | 1,98 × 10-3 |
Pour avoir accès à la masse volumique d’autres gaz, consulte le Vadémécum - masse volumique.
L’ordre de superposition des substances
Pour déterminer l’ordre de superposition de différentes substances, on peut utiliser leur masse volumique. Plus une substance possède une grande masse volumique, plus elle aura tendance à couler dans le fond d’un récipient. Au contraire, plus une substance possède une petite masse volumique, plus elle aura tendance à flotter sur les autres substances.
Par exemple, dans le cylindre gradué suivant, la substance liquide rouge est celle qui possède la plus grande masse volumique alors que la substance liquide orange est celle qui possède la plus petite masse volumique.
De plus, la substance solide noire flotte sur le liquide rouge. La masse volumique de la substance solide noire est donc plus petite que celle du liquide rouge et plus grande que celle des liquides plus haut.
La superposition de liquides et d’un solide
Exercice
Pour valider ta compréhension à propos de la masse volumique de façon interactive, consulte la MiniRécup suivante :
