Chapitre 1 : MASSE VOLUMIQUE DENSITE Date : I. Masse volumique d une substance 1) Découverte : Réponds aux questions suivantes : a) Quel sac pèse plus lourd? un sac de 1 kg de plume ou un sac de 1kg de plomb?.. b) En examinant les schémas suivants, quelle substance est la plus lourde?... c) De ces deux substances l acier et le bois -, laquelle est la plus lourde?.. Pourquoi?. d) Comparez le poids d un même volume d eau et de mercure. ( à soupeser) e)complète les tableaux suivants : Volume d eau (l) Masse d eau (kg) Volume d huile (l) Masse de l huile (kg) 0,20 0, 16 Les deux grandeurs : sont des grandeurs.. Recherche le coefficient de. : Pour l eau Pour l huile f) Trace les graphiques des tableaux de l exercice e)!!!! Choix des axes (souvenez-vous : quelle grandeur dépend de l autre????)!! Ne pas oubliez de nommer les axes et les unités. LEJ / Physique / Vanden Abeele -1-
2) Conclusion : Pour savoir si une substance est plus lourde qu une autre, il est nécessaire de comparer les. de. des substances. 3) Définition La masse volumique d une substance est la masse de l unité de volume de cette substance. Formule = m V unité : kg ( unité SI ) Masses volumiques de quelques corps SOLIDES LIQUIDES corps corps en en aluminium 2700 eau pure 1000 cuivre 8900 alcool 790 fer 7800 éther 720 or 19300 mercure 13600 Argent 10500 lait 1030 Carbone graphite 2200 pétrole 800 Carbone diamant 3500 éther 720 étain 7300 Acide acétique 1050 Iridium 22400 Alcool éthylique 790 soufre 2000 chloroforme 1490 platine 21500 Eau(CNTP) calcaire 2600 Huile d olive 920 marbre 2700 Verre à vitre 2500 magnésium 1700 plomb 11300 Rem : 1 g c = 10 10 3 6 kg = 10³ kg 1 kg = l 1 10 kg 3 m = 10³ ³ kg LEJ / Physique / Vanden Abeele -2-
II. Densité des solides et des liquides Importance de l eau intéressant de comparer la masse des corps à la masse d un même volume d eau d masse. d' un. volumev.. de. la. subs tance subs tance subs tance masse. d' un. volumev.. d' eau. pure eau. pure 13600 1000 Exemple : la densité du mercure : d = 13, 6 Signification de la densité : La densité d un corps est un nombre qui permet de comparer un corps à l eau comparer les corps entre eux savoir si un corps plein peut flotter ou non!!!!!!!!!!!! la densité d une substance est un nombre sans unité. Remarque : Les gaz ont une densité très faible par rapport à l eau. On les compare généralement à l air. III. Poids volumique d une substance Rappel : P = m.g Si l on peut exprimer le rapport entre la masse d un corps et son volume, on peut aussi établir le même genre de rapport entre son poids et son volume. m V Multiplions les 2 membres de cette égalité par g ( gravité). On obtient : Formule : Pvol= m. g V P V unité (SI) : N LEJ / Physique / Vanden Abeele -3-
Détermination expérimentale de la masse volumique d une substance : Masse volumique d un solide : a) si le solide a une forme géométrique a. masse : b. volume b) si le solide est forme quelconque a. masse : b. volume : V 2 Masse volumique d un liquide : Détermination de la masse volumique d un liquide Problème : Quelle est la masse volumique du liquide contenu dans la bouteille? LEJ / Physique / Vanden Abeele -4-
Remarque : Question : La masse volumique varie-t-elle avec la température? Conclusion : La masse volumique d un corps et la température sont des grandeurs... Conséquences : les courants de convection ; application : chauffage central ; voir cours de 2 ième LEJ / Physique / Vanden Abeele -5-
Masse volumique de l air 1) l air est pesant Détermination de la masse volumique de l air air = 1,3 kg à 0 C et à p atm normale Remarques : La masse volumique de l air dépend de la température : si t alors Conséquence : la convection dans l air, les convecteurs LEJ / Physique / Vanden Abeele -6-
Exercices Problèmes : Chapitre 1 : MASSE VOLUMIQUE DENSITE date : a) Comment rechercher de la nature d un corps? b) Comment faire pour trouver la masse, si l on connaît la nature et le volume d un corps?. c) Comment faire pour trouver le volume, si l on connaît la nature et la masse d un corps?. 1. Calcule la masse volumique de la glycérine sachant que 2O0 c ce liquide ont une masse de 252g. 2. Une poutre de bois de 20 cm de large, de 20 cm de haut et de 3 cm de long a une masse de 7,2 kg. Calcule sa masse volumique. 3. Un camion transporte 3,5 de sable dont la masse volumique est égale à 1 600 kg/. Calcule la masse de sable transportée. 4. Un récipient contient 1800 g d huile de masse volumique égale à 900 kg/. Calcule le volume de cette huile. 5. Le kilogramme-étalon est un cylindre en platine iridié de 39 mm de diamètre et de même hauteur. Calcule sa densité. 6. Calcule le poids de 5 l de pétrole de densité 0,8. 7. La masse volumique de l acier est de 7 900 kg/. Calcule le volume d une pièce de cette matière dont la masse est de 3,5 tonnes. 8. On dépose 300 g de plomb (11 300 kg/) dans un récipient rempli d eau à ras bord. Quel sera le volume d eau qui s en écoulera? 9. Une barre de fer ( 7 800 kg/) a une section rectangulaire de 2 cm sur 4 cm et une masse de 6,5 kg. Détermine sa longueur. 10. Calcule la masse d une règle de bois (700 kg/) de 1 cm² de section et de 30 cm de long. 11. Calcule la masse volumique d une règle en bois de 1 cm² de section et de 30 cm de long ayant une masse de 21 g. 12. Calcule la masse de 100 m de fil de cuivre d un diamètre de 2 mm. 13. Une sphère d acier de 24 mm de diamètre a une masse de 57,1 g. Calcule sa masse volumique. 14. La masse d un tube capillaire de 6 cm de longueur augmente de 75 mg lorsqu on le remplit de mercure. Détermine le diamètre de ce tube. 15. Un ballon de 5 l est rempli d air dans les C.N.T.P. Sa masse totale est alors de 506,5 g. On le vide et on le remplit d argon dans les mêmes conditions sa masse est alors de 509 g. Calcule la masse volumique de l argon. 16. On veut déterminer la nature d un métal. On en introduit un morceau de 337,5 g dans un récipient rempli d eau à ras bord. 125 g d eau débordent du récipient. Qu en déduis-tu? Justifie ta réponse. 17. Un miroir de 2 m sur 60cm est argenté sur une face. Calcule l épaisseur de la couche d argent si la masse d argent utilisée est de 125 g. 18. Une tôle de fer (7 900 kg/) est recouverte des deux côtés d une couche de nickel (8 900 kg/) d une épaisseur de 1 m. Calcule la quantité de nickel utilisée. 19. Mille feuilles d or, chacune d une surface de 55 mm², ont ensemble une masse de 4,4 g. Quelle est l épaisseur d une feuille? La densité de l or est de 19,3. 20. Un fil de cuivre de 10 m de long a un diamètre de 6 mm. Quel doit être le diamètre d un fil d argent de même masse pour qu il ait la même longueur? LEJ / Physique / Vanden Abeele -7-
Exercices : a) Un bloc de cuivre de forme parallélépipédique a pour dimensions 6 cm ;5 cm et 10 cm. Ce bloc ayant une masse de 2,67 kg, trouvez la masse volumique en kg c ; g kg et en c b) Trouvez la masse d un cylindre en plomb de 10 cm de diamètre et 14 cm de hauteur. c) Le kilogramme étalon déposé au pavillon de Breteuil à Sèvres est un cylindre de platine iridié (alliage de platine et d iridium) Ce cylindre a 39 mm de diamètre et 39 mm de hauteur. Quelle est la masse volumique de cet alliage. LEJ / Physique / Vanden Abeele -8-