Classe de 5e · à relire avant l’évaluation
Pourquoi un kilogramme de plumes remplit-il une pièce quand un kilogramme de plomb tient dans la main ?
Deux grandeurs décrivent un objet sans se confondre : la masse, qui mesure la quantité de matière qu’il contient, et le volume, qui mesure la place qu’il occupe. Prises séparément, elles ne disent rien de la matière. Leur quotient la caractérise : la masse volumique est la masse d’une unité de volume, et sa valeur ne change pas avec la taille de l’échantillon. Ce nombre décide de la flottaison et permet d’identifier une matière sans la détruire.
Quantité de matière d’un corps. Unité : le kilogramme (kg), avec 1 kg = 1 000 g et 1 t = 1 000 kg.
Elle ne dépend pas du lieu : un caillou garde la même masse sur la Lune. Elle se conserve lors d’une dissolution et lors d’un changement d’état, en récipient fermé.
Place occupée dans l’espace. Unité : le mètre cube (m3). Le litre (L) est plus commode : 1 L = 1 dm3 = 1 000 cm3 et 1 mL = 1 cm3.
Le volume d’un solide de forme simple se calcule ; celui d’un solide quelconque se mesure par déplacement d’eau.
Masse d’une unité de volume, notée par la lettre grecque ρ : ρ = m ÷ V.
Elle s’exprime en g/cm3 ou en kg/m3, avec 1 g/cm3 = 1 000 kg/m3 = 1 kg/L. C’est une propriété caractéristique : elle dépend de la matière, non de la quantité prélevée.
Un corps flotte lorsque sa masse volumique moyenne est inférieure à celle du liquide, et coule dans le cas contraire.
La part immergée vaut ρcorps ÷ ρliquide. Le mot moyenne est décisif : dans un objet creux, l’air compte dans le volume total.
| Matière | Masse volumique | Ce qu’il faut en retenir |
|---|---|---|
| Air, à 20 °C | 1,2 kg/m3 | un gaz est environ huit cents fois moins dense que l’eau |
| Liège | 240 kg/m3 | un quart du bouchon plonge, les trois quarts émergent |
| Glace | 917 kg/m3 | plus de neuf dixièmes d’un glaçon restent sous la surface |
| Eau liquide | 1 000 kg/m3 | la référence ; l’eau de mer atteint 1 025 |
| Fer | 7 870 kg/m3 | l’acier est voisin, à 7 850 |
| Or | 19 300 kg/m3 | l’osmium et l’iridium seuls font mieux, vers 22 590 |
Fiche mémoire · physique-chimie, classe de 5e · cours no 4. Le détail, les expériences et les récits restent dans le cours.