Densité, masse volumique, masse, poids et volume

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Il est important de comprendre que ces notions sont extrêmement liées et ne représentent qu’un point de vue différent d’une même information.

 

 

Pour bien comprendre pourquoi certains objets flottent et pourquoi d’autres coulent, les explications peuvent être données en utilisant la densité, la masse ou le volume, suivant les informations dont on dispose.


Quelques règles pour commencer

 

En fonction de l’état de la matière, de la forme des molécules, du nombre et du type des atomes qui les composent et de l’organisation de ces molécules entre elles, le nombre de molécules dans un volume donné peut être plus ou moins important.

De plus, en fonction des atomes qui composent une molécule, sa masse unitaire peut être plus ou moins grande. La masse d’une molécule est la somme des masses des neutrons, protons et électrons des atomes qui la constituent (la masse des électrons étant 2 000 fois inférieure à celle des neutrons et protons, elle peut être négligée pour simplifier la présentation).

Plus un atome contient de neutrons et de protons, plus cet atome sera massif.


 

La molécule d’eau est beaucoup moins massive que la molécule d’or

La molécule d’eau est beaucoup moins massive que la molécule d’or

 

En prenant en compte ces informations, on peut déterminer :

  • La masse volumique : c’est la masse par mètre cube de matière (en kg/m3).
    La masse volumique sera d’autant plus élevée que le nombre de molécules par m3 sera important et que la masse d’une molécule sera grande.
    La densité est la comparaison de la masse volumique d’une matière donnée avec la masse volumique de l’eau. Si la masse volumique d’une matière est supérieure à celle de l’eau, elle aura une valeur supérieure à 1, sinon elle aura une densité inférieure à 1.
  • Le volume : c’est l’espace pris par un nombre de molécules bien déterminé.
    Pour un même nombre de molécules, deux matières occuperont un volume différent.
  • La masse totale : c’est la somme des masses unitaires des molécules.
    Pour un même nombre de molécules, deux objets de matières différentes, auront des masses différentes car les masses unitaires de leurs molécules sont différentes

On peut résumer par ce schéma les relations entre masse volumique, densité, masse totale et volume.

 

 

Relations entre masse volumique, densité, masse totale et volume

Relations entre masse volumique, densité, masse totale et volume

 

La notion de poids est différente de celle de masse. Le poids est la force créée par la masse dans le champ de gravité (celui de la Terre pour ce qui nous intéresse ici). Cette notion n’est pas nécessaire pour les explications de ce livre et ne sera pas utilisée. Nous parlerons donc systématiquement de masse, là où dans le langage courant on utilise souvent de façon inappropriée le terme de poids.

 

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