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Masse volumique

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.

La masse volumique (traditionnellement notée par les lettres grecques ρ rho ou µ mu) est une caractéristique d'un matériau. Elle est donnée par le rapport ρ = m/V de la masse m d'une substance homogène, emplissant un volume V de cette substance.

Le volume d'une masse donnée varie selon plusieurs paramètres. Il dépend notamment de la température et, particulièrement pour les gaz, de la pression. Certains matériaux (dont le bois) pouvant absorber de l'eau, l'humidité modifie aussi la masse volumique. Pour les sols et les matériaux poreux, il faut aussi tenir compte du poids de l'air contenu dans les volumes des vides, mais en pratique, ils sont souvent négligés.

Sommaire

[modifier] Unités de mesure

L'unité de mesure de la masse volumique est le kilogramme par mètre cube (kg·m-3 ou kg/m3). C'est une unité dérivée du système international.

La masse volumique est parfois exprimée en g/cm3 dans le système cgs, ou de façon équivalente en kg/dm3, qui possèdent toutes deux l'avant de donner des quantités numériques de l'ordre de l'unité pour tout corps solide dans des conditions raisonnables de température et de pression.

Remarques :

  1. Dans ces dernières unités, la valeur numérique ne change pas car 1 g/cm3 = 1 kg/dm3 = 1 t/m3.
  2. La tonne n'est pas une unité de masse du système international. Il convient d'utiliser le kilogramme et ses multiples ou sous-multiples.
  3. La masse volumique de l'eau est proche de 1 kg/dm3. Ce n'est pas un hasard, car cela résulte des premières tentatives de définition du kilogramme : la masse d'un litre d'eau (un décimètre cube). (Sa valeur réelle est, à 4 °C, de 999,95 kg/m3).

[modifier] Masse volumique et densité

Icône de détail Article détaillé : 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) et en pratique est très bien approximé par la valeur de la masse volumique exprimée en grammes par centimètres cubes. Ceci donne lieu à des confusion fréquentes entre les concepts de masse volumique et de densité.

[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 (1013 hPa).

Roches, minéraux corps usuels masse volumique
kg/m3
ardoise 2 700 - 2 800
amiante 2 500
argile 1 700
béton 2 400 (armé 2 500)
calcaire 2 600 - 2 700
compost 550 [1] - 597 [2]
craie 1 250
granite 2 600 - 2 700
grès 2 600
kaolin 2 260
marbre 2 650 - 2 750
quartz 2 650
pierre ponce 910
porcelaine 2 500
sable 1 600
terre végétale 1 250
verre à vitres 2 530
Métaux et alliages masse volumique
kg/m3
acier 7 850
acier rapide HSS 8 400 - 9 000
fonte 6 800 - 7 400
aluminium 2 700
argent 10 500
Beryllium 1 848
bronze 8 400 - 9 200
carbone (diamant) 3 508
carbone (graphite) 2 250
constantan 8 910
cuivre 8 920
Duralumin 2 900
fer 7 860
iridium 22 640
laiton 7 300 - 8 400
lithium 530
magnésium 1 750
mercure 13 545,88
molybdène 10 200
nickel 8 900
or 19 300
osmium 22 610
palladium 12 000
platine 21 450
plomb 11 350
potassium 850
tantale 16 600
titane 4 500
tungstène 19 300
uranium 18 700
vanadium 6 100
zinc 7 150
Liquides masse volumique
kg/m3
acétone 790
acide acétique 1 049
azote à -195°C 810
brome à 0°C 3 087
eau 1 000
eau de mer 1 030
essence 750
éthanol 789
éther 710
gasoil 850
glycérine 1 260
hélium à -269°C 150
huile d'olives 920
hydrogène à -252°C 70
lait 1 030
oxygène à -184°C 1 140
Gaz à 0°C formule masse volumique
kg/m3
acétylène C2H2 1,170
air - 1,293
air à 20°C - 1,204
ammoniac NH3 0,77
argon Ar 1,7832
diazote N2 1,250 51
isobutane C4H10 2,670
butane (normal) C4H10 2,700
dioxyde de carbone CO2 1,976 9
vapeur d'eau à 100°C H2O 0,5977
hélium He 0,178 5
dihydrogène H2 0,0899
krypton Kr 3,74
néon Ne 0,90
monoxyde de carbone CO 1,250
ozone O3 2,14
propane C3H8 2,01
radon Rn 9,73
Matières plastiques masse volumique
kg/m3
Polypropylène 850 - 920
Polypropylène basse densité 890 - 930
Polypropylène haute densité 940 - 980
ABS 1 040 - 1060
Polystyrène 1 040 - 1 060
Nylon 6,6 1 120 - 1 160
Polyacrylate de méthyle 1 160 - 1 200
PVC + plastifiant 1 190 - 1 350
Polyéthylène/téréphtalate 1 380 - 1 410
PVC 1 380 - 1 410
Bakélite 1 350 - 1 400

[modifier] Cas particulier du bois

Le bois est une matière vivante dont la masse volumique varie principalement selon deux paramètres : l'essence et l'humidité.

Bois masse volumique
kg/m3
acajou 700
buis 910 - 1 320
cèdre 490
chêne 610 - 980
chêne (cœur) 1 170
ébène 1 150
frêne 840
hêtre 800
liège 240
peuplier 390
pin 740
platane 650
sapin 450
teck 860
Famille d'essence[3] Humidité sur masse brute Masse volumique
kg/m3
Bois tendres (résineux) 0% 450
20% 560
50% 900
Bois moyens 0% 550
20% 690
50% 1 100
Bois durs (feuillus) 0% 650
20% 810
50% 1 300

[modifier] Notes et références