Au programme de ce chapitre
- I. Définition et unités
- II. Mesurer et calculer
- III. Flotter ou couler
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition La masse volumique d'une matière est la masse d'une unité de volume de cette matière (par exemple la masse de 1 cm³). On la note ρ (lettre grecque « rhô ») :
ρ = m / V
avec m la masse et V le volume. Unités courantes : g/cm³, kg/m³ ou kg/L.
1 g/cm³ = 1 kg/L = 1000 kg/m³.
ρ = m / V
avec m la masse et V le volume. Unités courantes : g/cm³, kg/m³ ou kg/L.
1 g/cm³ = 1 kg/L = 1000 kg/m³.
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Un exemple corrigé
Exemple Un caillou de 54 g fait monter l'eau de 50 mL à 70 mL. Son volume est 70 − 50 = 20 cm³.
ρ = 54 g / 20 cm³ = 2,7 g/cm³. (C'est la masse volumique de certaines roches comme le marbre ; l'aluminium a aussi 2,7 g/cm³.)
ρ = 54 g / 20 cm³ = 2,7 g/cm³. (C'est la masse volumique de certaines roches comme le marbre ; l'aluminium a aussi 2,7 g/cm³.)
Lexique
- masse volumique
- masse d'une unité de volume d'une matière (ρ = m / V)
- éprouvette graduée
- récipient gradué qui sert à mesurer des volumes de liquide
- ménisque
- surface courbée d'un liquide dans un tube étroit
- dense
- se dit d'une matière qui a une grande masse volumique
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège — Confondre masse et masse volumique. Dire « le fer est plus lourd que le bois » n'a de sens qu'à volume égal. Un grand morceau de bois peut avoir une masse plus grande qu'un petit clou de fer. C'est la masse volumique qui compare vraiment les matières.
Piège — Oublier de convertir les unités. Avec une masse en kg et un volume en cm³, le résultat n'est ni en g/cm³ ni en kg/m³. Convertis d'abord : 1 kg = 1 000 g et 1 mL = 1 cm³.
Attention Vérifie les unités avant de calculer : si la masse est en kg et le volume en cm³, convertis d'abord. Et lis le volume de l'éprouvette au bas du ménisque, l'œil à la hauteur de la surface du liquide.
L'astuce du prof
Astuce. Pour ne pas te tromper de formule, regarde l'unité : g/cm³ se lit « grammes divisés par centimètres cubes », donc ρ = m / V.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1 — Trouver une masse
Un bloc de fer (ρ = 7,9 g/cm³) a un volume de 40 cm³. Quelle est sa masse ?
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m = ρ × V = 7,9 × 40 = 316 g. La masse du bloc est de 316 g, soit 0,316 kg.
Exercice 2 — Une pièce métallique plongée dans l'eau
Pour identifier une pièce métallique, Ali la pèse : 270 g. Il verse de l'eau dans une éprouvette graduée : le niveau est à 100 mL. Quand il plonge la pièce, le niveau monte à 130 mL. Calcule la masse volumique et dis de quelle matière il s'agit (voir le tableau du cours).
Voir la correction
Le volume de la pièce est 130 − 100 = 30 mL, soit 30 cm³. ρ = 27030 = 9,0 g/cm³. D'après le tableau, c'est du cuivre.