Densité et masse volumique

La densité
Auteurs : Equipe La main à la pâte(plus d'infos)
Résumé :
D'après la collection Libres Parcours, Ed. Hachette (1980). Document produit par l'Association Tour 123
Publication : 1 Juin 1999

Cas des solides et des liquides

Quelques observations :
Un glaçon flotte sur l'eau, un tronc d'arbre flotte sur la rivière. Au contraire une roche, un morceau de fer, une bille de plomb tombent au fond de l'eau. Celles qui coulent ont une masse volumique plus grande que la masse volumique de l'eau. Au contraire, les substances qui flottent ont une masse volumique plus petite que celle de l'eau.
Comparer la masse volumique d'une substance à celle de l'eau permet donc de faire des prévisions pour savoir si la substance flotte ou non.

Une notion pratique : la densité.

Par exemple, la masse volumique du plomb est 11300 kg/m3 et celle de l'eau 1000 kg/m3. La masse volumique du plomb est égale à
11,3 x 1000 kg/m3. Elle est 11,3 fois plus grande que celle de l'eau.
Si on divise le nombre qui mesure la masse volumique du plomb par le nombre qui mesure la masse volumique de l'eau, on trouve:
11300 /1000= 11,3. (Ce nombre est sans unité). On dit que la densité du plomb relative à l'eau est 11,3. Le plomb est beaucoup plus dense que l'eau. Un morceau de plomb mis dans l'eau coule.

Pour l'huile, la densité relative à l'eau est égale à 0,9. Elle est plus petite que 1. L'huile est moins dense que l'eau. Sa masse volumique est égale à 900 kg/m3, c'est-à-dire à 0,9 x 1000 kg/m3. De l'huile versée dans l'eau se place au-dessus de l'eau.

Cas des gaz

La masse volumique d'un gaz est toujours beaucoup plus petite que celle de l'eau. Donc on voit toujours les bulles d'un gaz non soluble dans l'eau monter vers la surface de l'eau. Il n'est donc pas intéressant de calculer la densité d'un gaz relative à l'eau. Il est plus intéressant de prévoir si un gaz va plutôt monter ou plutôt descendre dans l'air; pour cela, on considère sa densité relative à l'air.
Un gaz dont la masse volumique est plus petite que celle de l'air est moins dense que l'air. C'est le cas de l'hydrogène : il monte dans l'air.
Un gaz dont la masse volumique est plus grande que celle de l'air est plus dense que l'air. C'est le cas du dioxyde de carbone. Il s'accumule au ras du sol.
Rappelons que quand on chauffe de l'air, cet air monte car la densité de l'air diminue quand sa température augmente.