Masse volumique

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

Mais le volume d'une masse donnée dépend de la température et, particulièrement pour les gaz, de la pression. La masse volumique dépend donc des conditions de température et de pression.

Pour des conditions de température et de pression données, le coefficient de proportionnalité <math>m/V</math> est une caractéristique du matériau.

[modifier] Unités de mesure

L'unité de mesure de la masse volumique est dérivée des unités de mesure de masse et de volume. On peut ainsi exprimer la masse volumique en g.cm^-3, kg.m^-3, t.m^-3.

Remarques :

Dans ces unités, la valeur numérique ne change pas car 1 g.cm^-3 = 1 kg.dm^-3 = 1 t.m^-3.
La tonne n'est pas une unité de masse du système international. Il convient d'utiliser le kilogramme et ses multiples ou sous-multiples.
La masse volumique de l'eau est proche de 1 kg.dm^-3. Ce n'est pas un hasard, mais cela résulte des premières tentatives de définition du kilogramme : la masse d'un litre d'eau (1 décimètre cube). (Sa valeur actuelle est, à 4 °C, de 0,99995 kg.m^-3).

[modifier] 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 donc un nombre sans dimension (donc sans unité).

Remarques :

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.
On utilise également l'expression "densité relative" pour désigner le rapport de deux masses volumiques de matériaux différents.

[modifier] 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.m^-3
ardoise	2700 - 2900
amiante	2500
argile	1700
béton	2000
calcaire	2600 - 2700
craie	1250
granite	2600 - 2700
Grès	2600
kaolin	2260
marbre	2650 - 2750
quartz	2650
pierre ponce	910
porcelaine	2500
terre végétale	1250
verre à vitres	2530

Métaux et alliages	masse volumique kg.m^-3
acier	7800
acier rapide HSS	8400 - 9000
aluminium	2700
argent	10500
bronze	8400 - 9200
carbone (diamant)	3508
carbone (graphite)	2250
constantan	8910
cuivre	8920
fer	7860
iridium	22640
laiton	7300 - 8400
lithium	530
magnésium	1750
mercure	13600
molybdène	10200
nickel	8900
or	19300
osmium	22610
palladium	12000
platine	21400
plomb	11300
potassium	850
tantale	16600
titane	4500
tungstène	19300
uranium	18700
vanadium	6100
zinc	7140

Liquides	masse volumique kg.m^-3
acétone	790
acide acétique	1049
azote à -195°C	810
brome à 0°C	3087
eau	1000
eau de mer	1030
essence	750
éthanol	789
éther	710
gasoil	850
glycérine	1260
hélium à -269°C	150
huile d'olives	920
hydrogène à -252°C	70
lait	1030
mercure	13545,88
oxygène à -184°C	1140

Bois	masse volumique kg.m^-3
acajou	700
buis	910 - 1320
cèdre	490
chêne	610 - 980
chêne (cœur)	1170
ébène	1150
frêne	840
hêtre	800
liège	240
peuplier	390
pin	740
platane	650
sapin	450
teck	860

Gaz à 0°C	formule	masse volumique kg.m^-3
acétylène	-	1,170
air	-	1
air à 20°C	-	1,204
ammoniac	-	0,77
argon	Ar	1,7832
azote	N₂	1,250 51
butane (iso-)	-	2,670
butane (normal)	-	2,700
dioxyde de carbone	CO₂	1,976 9
eau (vapeur) à 100°C	H₂O	0,5977
hélium	He	0,178 5
dihydrogène	H₂	0,0899
krypton	-	3,74
néon	-	0,90
oxyde de carbone	CO	1,250
ozone	O₃	2,14
propane	-	2,01
radon	Rn	9,73

Matières plastiques	masse volumique kg.m^-3
Polypropyléne	850 - 920
Polypropyléne basse densité	890 - 930
Polypropyléne haute densité	940 - 980
ABS	1040 - 1060
Polystyrène	1040 - 1060
Nylon 6,6	1120 - 1160
Polyacrylate de méthyle	1160 - 1200
PVC + plastifiant	1190 - 1350
Polyéthylène/téréphtalate	1380 - 1410
PVC	1380 - 1410
Bakélite	1350 - 1400