2nde - Physique Chimie

N. REMY – 28/09/2008 1/2

TP3 MASSE VOLUMIQUE ET DENSITÉ

Objectif: identifier un métal (et un liquide) en déterminant sa masse volumique (ou sa densité) à partir de mesures de masses et

de volumes.

1. Définitions

1.1. Masse volumique

La masse volumique (symbole - Grec: mu- ou - Grec: rho) est la masse par unité de volume.

La masse volumique d’un corps est le rapport entre sa masse et son volume. L’unité SI de la masse volumique est le

kilogramme par mètre cube (kg/m3).

où : masse volumique d’un corps (kg.m-3

) (1 kg.m-3

= 1 g.L-1

)

m : masse du corps (kg)

V : volume du corps (m3) (1 m

3 = 10

3 L 1 L = ….... m

3)

1.2. Densité

La densité (symbole d) d’un corps est le rapport entre la masse d’un volume donné de ce corps et la masse d’un même volume

d’un corps de référence. Elle est sans dimension (c.-à-d. sans unité).

où d : densité d’un corps (sans unité)

m : masse du corps (de volume V)

m0 : masse du corps de référence (de même volume V)

( Comme V

m ( Vm ) et

V

m00 ( Vm 00 ) alors

000 V

V

m

md

. Par conséquent : )

La densité est aussi le rapport entre la masse volumique d’un corps et la masse volumique d’un corps de référence :

où d : densité d’un corps (sans unité)

: masse volumique du corps (kg.m-3

)

0 : masse volumique du corps de référence (kg.m-3

)

Le corps de référence pour les solides et les liquides est l’eau: 0 = eau = 1,00·103 kg.m

-3.

Le corps de référence pour les gaz est l’air: 0 = air = 1,29 kg.m-3

.

2. Masse volumique d’un métal inconnu

2.1. A l’aide d’une balance, mesurer la masse m du cylindre de métal :

m = ……………. g =…………….. kg.

2.2. Remplir partiellement une éprouvette graduée avec de l’eau et noter

le volume :

V1 =

2.3. Immerger avec précaution (incliner l’éprouvette graduée) le cylindre

de métal dans l’éprouvette graduée et noter le nouveau volume :

V2 =

2.4. Quel est le volume V du cylindre de métal ?

(en mL, puis en L, puis en m3)

V =

2.5. Calculer la masse volumique du métal :

2.6. Identifier le métal inconnu : ................

métal aluminium Al fer Fe nickel Ni cuivre Cu plomb Pb

masse volumique

(kg.m-3

) 2,7·10

3 7,9·10

3 8,8·10

3 8,9·10

3 11,3·10

3

V

m

0m

md

0

d

Faire un schéma annoté pour illustrer la

détermination du volume par déplacement

d’eau.

les deux en kg (ou les deux en g)

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3. Densité d’un liquide inconnu

Note: ne pas mélanger le liquide inconnu avec de l’eau car celui-ci sera récupéré à la fin dans son récipient d’origine : utiliser

de la verrerie sèche!

3.1. A l’aide d’une balance, mesurer la masse mfiole d’une fiole jaugée de 50 mL sèche :

mfiole = ……………. g

3.2. Remplir la fiole jaugée de 50 mL avec du liquide inconnu : à la fin, ajouter du liquide goutte à goutte (utiliser une

pipette si nécessaire) jusqu’à ce que le bas du ménisque soit exactement sur le trait de jauge.

Mesurer la masse totale mtotal de la fiole jaugée remplie jusqu’au trait de jauge avec du liquide inconnu :

mtotal = ……………. g

3.3. Quelle est la masse m de 50 mL de liquide inconnu ?

m =

Reverser le liquide inconnu dans son récipient d’origine. Rincer la fiole jaugée avec de l’eau distillée.

3.4. Utiliser la même méthode pour déterminer la masse m0 de 50 mL d’eau (est-il nécessaire de sécher la fiole jaugée cette

fois-ci ?) :

3.5. Calculer la densité du liquide inconnu :

3.6. Identifier le liquide inconnu : ................

espèce chimique éthanol toluène eau distillée glycérol chloroforme

densité

(sans unité) 0,79 0,88 1,00 1,26 1,49

4. Quelques questions

4.1. A l’aide des résultats de la partie 3, calculer la masse volumique de l’eau et la comparer à la valeur donnée sur cette

fiche.

4.2. Pourquoi la densité de l’eau est-elle de 1,00 ?

4.3. Calculer la densité de l’aluminium et du fer. Expliquer pourquoi un morceau d’aluminium (ou de fer) coule dans l’eau.

4.4. Lors d’une marée noire, une nappe de pétrole flotte sur la mer. Que peut-on dire de la densité du pétrole ? Que peut-on

dire à propos de miscibilité ?