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Quelle est la densité de l'eau ? La température est-elle importante ? Comment pouvez-vous déterminer la densité d’autres objets et liquides ?

Dans ce guide, nous expliquons la densité de l'eau, fournissons un tableau que vous pouvez utiliser pour trouver la densité de l'eau à différentes températures et expliquons trois façons différentes de calculer la densité.

Quelle est la densité de l’eau ?

La densité est la masse par unité de volume d'une substance. La densité de l'eau est généralement donnée à 1 g/cm³, mais ci-dessous se trouve la densité de l'eau avec différentes unités.

Ce n'est pas un hasard si l'eau a une densité de 1. La densité est la masse divisée par le volume (ρ=m/v), et l'eau a été utilisée comme base pour établir l'unité métrique de masse, ce qui signifie un centimètre cube (1 cm³) d’eau pèse un gramme (1g).

Donc 1g/1cm³= 1 g/cm³, donnant à l'eau sa densité facile à retenir. Cependant, la densité exacte de l'eau dépend à la fois de la pression atmosphérique et de la température de la zone. Ces variations de densité sont cependant très légères, donc à moins que vous ayez besoin de connaître des calculs très précis ou que l'expérience se déroule dans une zone avec une température/pression extrême, vous pouvez continuer à utiliser 1 g/cm.³pour la densité de l'eau. Vous pouvez consulter le graphique de la section suivante pour voir comment la densité de l'eau change avec la température.

Notez que ces valeurs de densité de l’eau ne sont vraies que pour l’eau pure. L'eau salée (comme les océans) a une densité différente qui dépend de la quantité de sel dissoute dans l'eau. La densité de l'eau de mer est généralement légèrement supérieure à la densité de l'eau pure, environ 1,02 g/cm.³à 1,03 g/cm³.

Densité de l'eau à différentes températures

Vous trouverez ci-dessous un graphique qui montre la densité de l'eau (en grammes/cm).³) à différentes températures, allant du point de congélation de l'eau (-22°F/-30°C) jusqu'à son point d'ébullition (212°F/100°C).

Comme vous pouvez le voir sur le graphique, l'eau n'a qu'une densité exacte de 1 g/cm.³à 39,2°F ou 4,0°C. Une fois que vous êtes en dessous du point de congélation de l'eau (32°F/0°C), la densité de l'eau diminue parce que la glace est moins dense que l'eau. C'est pourquoi la glace flotte au-dessus de l'eau et, lorsque vous mettez des glaçons dans un verre d'eau, ils ne coulent pas directement au fond.

Le graphique montre également que, pour la plage de températures typique des laboratoires scientifiques intérieurs (environ 50°F/10°C à 70°F/21°C), la densité de l'eau est très proche de 1 g/cm.³, c'est pourquoi cette valeur est utilisée dans tous les calculs de densité, sauf les plus précis. Ce n'est que lorsque la température est très extrême dans un sens ou dans l'autre (proche du point de congélation ou de l'ébullition), que la température de l'eau change suffisamment pour que 1 g/cm³ne serait plus suffisamment précis.

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Source: USGS

Comment calculer la densité d'une substance

Alors sachez que vous savez quelle est la densité de l'eau à différentes températures, mais que se passe-t-il si vous voulez trouver la densité de quelque chose qui n'est pas de l'eau ? C'est en fait assez simple à faire !

Vous pouvez trouver la densité de n’importe quelle substance en divisant sa masse par son volume. La formule de la densité est : ρ=m/v , avec une densité représentée par le symbole ρ (prononcé «rho»).

Il existe trois façons principales de calculer la densité, selon que vous essayez de trouver la densité d'un objet de forme régulière, d'un objet irrégulier ou d'un liquide, et si vous disposez d'outils spéciaux comme un densimètre.

Calcul de la densité d'un objet régulier

Pour les objets réguliers (ceux dont les faces sont des polygones standards, comme les carrés, les rectangles, les triangles, etc.), vous pouvez calculer la masse et le volume assez facilement. La masse d'un objet correspond simplement à son poids, et tous les polygones réguliers ont une équation pour déterminer leur volume en fonction de leur longueur, de leur largeur et de leur hauteur.

Par exemple, disons que vous avez un morceau d'aluminium rectangulaire qui pèse 865 g et mesure 10 cm x 8 cm x 4 cm. Vous devez d’abord trouver le volume du morceau d’aluminium en multipliant la longueur, la largeur et la hauteur (qui est l’équation du volume d’un rectangle).

V = 10 cm x 8 cm x 4 cm = 320 cm³

Ensuite, vous divisez la masse par le volume pour obtenir la densité (ρ=m/v).

865g/320cm³= 2,7 g/cm³

La densité de l'aluminium est donc de 2,7 g/cm³, et cela est vrai pour n’importe quelle pièce d’aluminium (pur et solide), quelle que soit sa taille.

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Calculer la densité d'un liquide ou d'un objet irrégulier

Si l'objet a une forme irrégulière et que vous ne pouvez pas calculer facilement son volume, vous pouvez connaître son volume en le plaçant dans une éprouvette graduée remplie d’eau et en mesurant le volume d’eau qu’il déplace. Le principe d'Archimède stipule qu'un objet déplace un volume de liquide égal à son propre volume. Une fois que vous avez trouvé le volume, vous utiliserez l'équation standard ρ=m/v.

Donc, si vous aviez un morceau d'aluminium différent et irrégulier qui pesait 550 g et déplaçait 204 ml d'eau dans une éprouvette graduée, alors votre équation serait ρ = 550 g/204 ml = 2,7 g/mL.

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Si la substance dont vous essayez de trouver la densité est un liquide, vous pouvez simplement verser le liquide dans l'éprouvette graduée et voir quel est son volume, puis calculer la densité à partir de là.

Calculer la densité d'un liquide avec un hydromètre

Si vous essayez de calculer la densité d'un liquide, vous pouvez également le faire en utilisant un instrument appelé hydromètre. Un hydromètre ressemble à un thermomètre avec une grosse ampoule à une extrémité pour le faire flotter.

Pour en utiliser un, il vous suffit d'abaisser doucement l'hydromètre dans le liquide jusqu'à ce qu'il flotte tout seul. Trouvez quelle partie de l'hydromètre se trouve juste à la surface du liquide et lisez le numéro sur le côté de l'hydromètre. Ce sera la densité. Les hydromètres flottent plus bas dans les liquides moins denses et plus haut dans les liquides plus denses.

Résumé : Quelle est la densité de l’eau ?

La densité de l'eau est généralement arrondie à 1 g/cm³ou 1000 kg/m³, à moins que vous fassiez des calculs très précis ou que vous meniez une expérience à des températures extrêmes. La densité de l'eau change en fonction de la température, donc si vous faites une expérience proche ou supérieure au point d'ébullition ou de congélation de l'eau, vous devrez utiliser une valeur différente pour prendre en compte le changement de densité. La vapeur et la glace sont moins denses que l’eau.

L'équation de la densité est ρ=m/v.

Afin de mesurer la densité d'une substance, vous pouvez calculer le volume d'un objet de forme régulière et partir de là, mesurer le volume d'un liquide ou la quantité de liquide qu'un objet irrégulier déplace dans un cylindre gradué, ou utiliser un densimètre pour mesurer le densité d'un liquide.

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Et après?

Maintenant que vous savez pourquoi la densité de l’eau est unique, mais qu’en est-il de ses autres caractéristiques ? Découvrez pourquoi la chaleur spécifique de l'eau est particulière .

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